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1 보안과제 ( ), 일반과제 (Ⅴ) 과제번호 범부처전주기신약개발시범사업 (New Drug R&D Project Through Full Cycle in Trans-Governmental) 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱치료제 임상후보물질개발 (Development of new acting antiallergic peptidomimetic drugs) 이화여자대학교 국가과학기술위원회

2 제출문 교육과학기술부장관귀하 본보고서를 범부처전주기신약개발시범사업 과제 ( 세부과제 신규작용기전 항알레르기펩티도미메틱치료제임상후보물질개발 ) 의보고서로제출합니다 주관연구기관명 : 이화여자대학교 주관연구책임자 : 이경림 연구원 : 유재상 : 사홍기 : 협동연구기관명 : 협동연구책임자 : - 1 -

3 과제고유번호 연구사업명 연구과제명 연구책임자 연구기관명및소속부서명 중사업명 세부사업명 해당단계연구기간 보고서요약서 ~ 단계구분 바이오 의료기술개발사업 범부처전주기신약개발시범사업 ( 해당단계 ) /( 총단계 ) 대과제명대과제가있을경우에는기재 ( 단위과제일경우에는아래기재 ) 세부 ( 단위 ) 과제명신규작용기전항알레르기펩티도미메틱치료제임상후보물질개발 이경림 해당단계참여연구원수 총연구기간참여연구원수 총 : 13 명 내부 : 9 명 외부 : 4 명 총 : 13 명 내부 : 9 명 외부 : 4 명 이화여자대학교참여기업명 국제공동연구상대국명 : 상대국연구기관명 : 위탁연구연구기관명 : 연구책임자 : 요약 ( 연구결과를중심으로개조식 500 자이내 ) 해당단계연구비 총연구비 정부 : 기업 : 계 : 정부 : 기업 : 계 : 보고서면수 60,000 천원천원천원 60,000 천원천원천원 203 면 본연구기획에서는알레르기유발원인물질인 HRF 를새로운타겟으로하여, 신규작용기전을갖는항알레르기펩티도미메틱의약품의개발을기획하였음. 후보과제기술성 : 새로운타겟을겨냥한치료제개발시막대한기술료수입이예상되며본질환에대한근본원인치료제가부재하므로기술개발이시급함. 펩티도미메틱스를이용함으로써가격경쟁력이뛰어난의약품개발이가능함. 후보과제시장성 : 국내외알레르기치료제시장규모가증가하고있으며, 본연구를통해국내및해외시장의점유를통해수입대체효과등의약품무역수지균형에기여할것임. 후보과제독창성 : 본기술과제의핵심특허와유사특허가없는것으로분석되어 HRF 결합펩타이드를선도물질로한펩티도미메틱스기술은세계적독창성을가져원천특허확보가가능함. 기술개발및사업화성공가능성 : 핵심기술을구축하고있고, 이를기반으로선도물질을확보하여활성을검증한바있어기술개발성공가능성이매우높음. 작용기전에근거한신규타겟에적용한치료제로활용될수있어사업화성공가능성도높음. 본연구결과의특허권확보로실용화를위한기술이전이용이할것이며, 관련분야에연구결과의활용및기대효과가막대할것으로판단됨. 색인어 ( 각 5 개이상 ) 한글 영어 동물모델, 비염, 신약개발, 아토피, 알레르기, 약물송달학, 전임상, 천식, 펩타이드, 펩티도미메틱스, 히스타민방출인자 animal model, allergy, atopy, asthma, DDS, drug discovery, histamine releasing factor (HRF), rhinitis, peptide, peptidomimetics, preclinical study - 2 -

4 요약문 Ⅰ. 제목 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱치료제임상후보물질개발 Ⅱ. 연구개발의배경및필요성 1. 연구개발의배경 세계인구의 20% 가알레르기질환 ( 천식, 아토피피부염, 알레르기비염등 ) 을가지고있으며매년 5% 정도의신규환자가발생하고있음. 알레르기질환으로인한사회 경제적부담이가중되고있어알레르기치료제개발에제약사들이많은노력을기울이고있음. 따라서향후알레르기의약품시장은매우빠른속도로성장할것으로예측되고있음. 그러나현재시판되어사용되는대부분알레르기질환치료제는 antihistamine 과 corticosteroids 제제로치료중단시재발할뿐만아니라, 안전성및유효성에있어서개선이필요함. 또한알레르기치료제대부분이진행중인증상을완화시키는대증요법에그치고있어작용기전에근거한근본치료제의개발이요구되고있음. 본연구팀에서는후기알레르기질환의가장중요한매개체이나작용기전이알려지지않아서뚜렷한치료제의개발이없었던 HRF (histamine releasing factor) 에대해, 최초로 HRF 의알레르기발병기전을밝혔으며 ( 국내, 일본특허등록, 미국, 유럽특허출원 ), HRF 의작용을저해하여항알레르기효능을갖는 3종의 HRF-binding peptide 를발견하였음 ( 국내, 일본, 미국, 유럽특허등록 )

5 또한이미효력이입증된이들펩타이드를선도물질 (lead compound) 로펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 를이용하여부작용은최소화하고약효가극대화된펩티도미메틱치료제를확보하였음. 따라서본연구팀이보유한원천기술을기반으로 HRF를신규타겟으로하는항알레르기펩티도미메틱치료제를차세대글로벌신약으로개발하고자기획과제를도출하였음. 2. 연구개발의필요성 알레르기치료제개발에있어서잠재력을지닌강력한타겟을발견하지못하여근본치료가어려운상태이며, 특히항알레르기성펩타이드신약개발은약동학적단점및높은생산비용때문에제품개발에한계가있음. 따라서알레르기의근본원인을제어함으로써항알레르기활성을나타내는신규기전을가지는의약품의개발이절실히요구되며, 특히펩타이드의약품의한계를극복하기위해펩티도미메틱스를이용하여펩타이드유사화합물로전환하는기술에대한연구가필요하며이를위해국가적인지원이요구됨. Ⅲ. 연구개발의내용및범위 1. 연구개발의내용 본연구기획에서는신규작용기전을가지는항알레르기펩티도미메틱의약품을개발하기위하여염증과면역반응간작용기전에기초한신규타겟 (HRF) 의기능을저해하는새로운물질을탐색하여임상후보물질을도출하고자함. 후보과제의기술성, 시장성, 독창성, 장애요인을분석하여기술개발및사업화성공가능성을평가하였음. 특허분석을통하여국내및해외특허별등록일자와권리상태및핵심요지를정리하여본기획안과의유사도를평가ㆍ분석하였으며, 핵심특허를선정하여대응전략을모색하였음. 도출된펩타이드유효물질을기반으로펩티도미메틱스를이용하여천연펩타이드의활성을유지하면서물성을개선한펩티도미메틱선도물질을기반으로신규알레르기치료제개발을기획하였으며, 본기획은의약품합성팀, 제제팀, 효능평가팀의세부과제로구성하여효율적이고유기적인의약품개발체계를구축하였음. 즉합성된펩티도미메틱의약품의제형기술확립및효능평가를통해효능및안전성에서유효한신규타겟에작용하는경쟁력있는항알레르기신약을개발하고자함

6 2. 연구개발의범위 펩타이드계의약품 ( 펩타이드및펩티도미메틱의약품 ) 에대한물질특허등원천기술을확보하며대량생산을위한합성플랫폼을개발하고, 최적제형화를통해안전성과효능이진일보한새로운기전의경쟁력있는신약개발을목표로함. 본연구기획을통해신규의약품개발에대한기획결과를도출하여, 이에따른과제수행과정에서가능한여러결과물들을확보하고궁극적으로최적화한임상후보물질을도출하고자함. Ⅳ. 연구기획의결과 1. 후보과제분석가. 기술성분석 알레르기질환의유병률이증가하면서항알레르기의약품시장은지속적으로팽창될것으로예측되며, 펩티도미메틱스로도출된펩타이드모방체는기존의펩타이드약물대비가격경쟁력이뛰어나고이용편이성이향상되므로제품출시에따른경제적파급효과가막대할것으로판단됨. 새로운타겟을갖는알레르기치료제의원천기술개발시, 최소 1억달러이상의기술료수입이예상되며, 원료및완제품을수출하는경우매년수천만달러의경제적이익이예상됨. 현재본기술과관련선진국의기술수준이개념정리및연구결과발표단계에있으므로본기획의추진을통해세계적인원천기술확보및기술성숙의계기가될것으로판단됨. 세계시장에출시된기존제품과는차별화된기술로세계신규시장을개척할여지가강하기때문에, 전략적인투자에기반한선제적인연구및시제품제작을통해신규시장진입을위한활로를모색함이바람직함

7 나. 시장성분석 환경유해인자에의해발병하는환경성질환 ( 알레르기비염, 아토피피부염, 천식 ) 환자는점차증가하는추세로, 2009년약 892만명이상존재하며, 국내시장규모는 6,244억원으로추정됨. 환경성질환에대한환자수증가율 ( 약 4.9%) 을적용하여향후시장에대한전체매출액을산출한다면 2019년에는약 1조원에육박할것으로예측됨. < 환경성질환에대한환자수및매출추정 > 구분 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년 2016 년 2017 년 2018 년 2019 년 환자수 ( 만명 ) 매출액 ( 억원 ) ,030 1,080 1,133 1,189 1,247 1,308 1,372 1,439 6,550 6,871 7,208 7,561 7,931 8,320 8,728 9,155 9,604 10,074 향후본과제기술에대한검증 ( 임상및안정성 ) 이완료되는시점을현재로부터 6~7년으로소요될것으로예상되어 2018년부터는매출을발생시킬수있을것으로판단되며, 2023년국내시장에서예상매출액은약 400억원에달할것으로추정됨 [ 가정 : 2018년부터매출발생, 전체매출의약 3% 시장점유율 ( 신규제약에대한일반적인점유율 ), 향후 5년간 10% 성장률적용 ]. 다. 독창성분석 본분석에서는연구성과의파급효과및연구의필요성을고려하여신청기술인 [ 신규작용기전항알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제임상후보물질개발 ] 과관련, 2011년 4월까지공개된주요출원국에출원된특허및실용신안을분석대상으로하였음. 분석결과, 총해당특허 826건중펩티도미메틱에관한특허는 55건으로확인되었으며이중한국출원은 6건에해당하였음. 국가전체분석구간 Raw Data Real Data 한국 (KIPO) < 출원국가별분석구간및특허건수 > Real Data (petidomimetic) 일본 (JPO) 유럽 (EPO) ~ 미국 (USPTO) 2, 국제특허 (PCT) 합계 3,

8 항알레르기펩타이드치료제개발중펩티도미메틱치료제기술은 96년부터개발되기시작한것으로나타났으며, 최근에출원인수와출원건수가증가하고있어알레르기펩타이드치료제보다는펩티도미메틱에대한연구가활발하게진행되고있으며, 현재태동기에있는것으로판단되고향후에는더많은출원건수가발생할것으로예측됨. < 알레르기펩티도미메틱치료제기술에대한포트폴리오 > (1990~1994, 1995~1999, 2000~2004, 2005~2009) 전체특허분포도 (Themescape) 와 Social Network Analysis (SNA) 를통한분석결과, 펩티도미메틱관련기술은연구개발의가능성이높은기술로아직연구개발의초기단계로파악되며, 향후활발한기술개발이이루어지면관련특허간네트워크형성이복잡하게이루어질것으로예상됨. 출원인별특허동향검색결과, 항알레르기펩타이드치료제기술은주로미국과일본에서높은출원비율을보이고있으며, 국내연구진중에서는유일하게본연구팀에해당하는이화여자대학교산학협력단에서관련기술을출원하였음. 현재국내에서는항알레르기펩타이드치료제관련연구가미미한실정이며, 학교이외에기업, 연구소등에서도연구가부족한것으로판단됨. 펩티도미메틱치료제개발기술과관련하여아직까지출원건수및출원인이많지않은것으로조사되었기때문에국가적인지원을통해알레르기를유발하는신규기전을밝히거나, 이미알려진기전에대한새로운펩티도미메틱치료제개발연구는향후관련지적재산권의확보에긍정적인결과를나타낼것으로기대됨. 세부기술동향분석결과, 신청기술인신규작용기전항알레르기펩티도미메틱치료제는본분석에서분류기술 D( 히스타민방출조절 ) 와유사한기술로보이 - 7 -

9 나, 분석기술은 HRF 라는신규타겟에대한펩티도미메틱치료제개발에 관한것으로선행기술과차별성이있는것으로판단됨. < 기술분류별유효특허건수 > 기술코드기술분류세부기술요약한국 (KIPO) 일본 (JPO) 유럽 (EPO) 미국 국제특허 (USPTO) (PCT) A 면역글로불린 면역글로블린의도메인및 Fc receptor 에서유래한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) B Allergen 알레르기유발물질로부터분리된펩타이드 ( 펩티도메메틱 ) 치료제 C T-epitope T 에피도프를포함하는펩타이드치료제 D Histamine Histamine 의방출을조절하여면역반응을제어하는펩타이드또는펩티도미메틱 E MHC MHC 부류의존성 T- 세포매개된질병을치료하는데유효한펩타이드치료제 F 기타 G-protein receptor C5a 를저해펩타이드 비만세포의활성을조절하는펩타이드 bradykinin 을조절할수있는펩타이드 X 펩티도미메틱 A~F 분류중펩티도미메틱치료제 핵심특허유사도분석결과, 후보과제의기술과핵심특허의유사도가낮은것으로분석되었으며 ( 유사도점수 4점이하 ), 본연구팀이자체보유한특허들을제외하면알레르기치료용펩타이드약물로서 HRF를타겟으로한 HRF 결합펩타이드를개발한특허는존재하지않음. 본과제기술은 HRF 결합펩타이드를 leading peptide 로하고혈장내불안정성및세포막불투과문제점을해결하기위한 3-mer, 4-mer 펩티도미메틱스디자인기술로서, 세계적으로독창적, 원천특허등지재권확보가가능함. ( 유사도점수 ) - 8 -

10 라. 향후고려해야할사항 펩타이드를의약품으로사용하는경우, 펩타이드의대량생산기법개발, 펩타이드를의도하는타겟에전달하는방법, 경구투여후분해등주요한부작용이고려해야할사항임. 선형펩타이드 (linear peptide) 의경우흡수가잘안되며, 빠른대사및제한적인생물학적안정성이문제이므로, 단백질분해에저항성을가지는안정적인펩타이드의디자인이필요함. 해외에서도유용펩타이드리간드와관련하여저분자화합물형태의신약개발은주로거대제약사를중심으로이루어지고있는실정으로본연구기획에대한국가차원의전폭적인지원이요구됨. 마. 기술개발및사업화가능성 본연구팀은 N-terminal peptidomimetic analog 합성기술개발, 추가적으로 parallel 합성, internal peptidomimetic analog 합성기술개발및 truncated peptidomimetic analog library 구축하였고, 이를기반으로천연펩타이드인 HBP-2의물성및활성을증가시킨 4-mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 확보하여 in vitro/in vivo에서활성을검증하였으므로, 기술개발성공가능성이매우높음. 단순한증상완화가목적이아닌, 염증과면역반응간작용기전에기초한신규타겟에적용이가능하므로알레르기증상에대한근본치료제로활용될가능성이높기때문에사업화성공가능성이높음. 또한본과제기술의핵심기술과유사한특허가존재하지않으므로, 연구를통해개발된원천기술의특허권확보로실용화를위한기술이전이용이할것임. 바. 신약으로서의경쟁력분석 (SWOT) 펩티도미메틱치료제임상후보물질개발을위해펩티도미메틱및유도체를합성, 제형개발및 DDS 적용기술개발, 효능평가기술등이상호보완적으로작용해야함. 본대학에는이에해당하는핵심기술을갖춘다양한연구실이집약되어있으므로펩티도미메틱치료제를신약으로서개발하는연구의중심축이될수있음. 관련연구가활발하게이루어지고있는반면, 대부분이개별적인연구에그쳐연구의상호교류, 네트워크형성이부족함. 또한, 신약개발을위하여필수적인생산성증대에관한기반기술시설이부족함. 따라서신약개발을위한핵심기술의 SWOT 분석에서보는바와같은약점을보완하기위하여종합적인임상후보물질개발연구네트워크를갖추는것이중요하며, 신약개발전문가의연구참여등치료제의상업화를위해연구초기단계부터국내외산업체와의협력연구가필요할것임

11 본연구기획의핵심기술에대한경쟁력분석 (SWOT) 강점 (S) 약점 (W) 펩티도미메틱및유도체합성공정개발 이미효능이입증된유효물질을보유하 고있으므로구조분석을통한효과적인 유도체합성이가능함 조직적인시스템의개발이미약하고개별적으로연구가진행중임 합성과정및생산성확대를위한시설및전문가인력이부족함 제형개발및 DDS 적용기술개발 유효물질의물리화학적성질규명및제 제화연구가가능한단계임 적용가능한 DDS 기술보유 각제형에관한시장경쟁력평가체계가부족함 제품화연구를위한전문가와기반시설이부족함 효능평가기술개발 다양한동물모델보유 다방면에걸친알레르기관련연구활동활발 안정성및약물의 ADME 연구기반구축 신약개발연구에요구되는다양한연구 분야의집약적구조및직접적인커뮤 니티형성부재 기회요인 (O) 위협요인 (T) 펩티도미메틱및유도체합성공정개발 이미보유한유효물질을토대로빠른연구진행이가능함 다양한유도체에대한신속한특허확보가가능함 펩티도미메틱신약개발가능성에대한관심증가 화학약품에비하여효능검증체계가부 족함 제형개발및 DDS 적용기술개발 세계적인 DDS연구기술국내보유 개발가능한제형및 DDS 기술이실 다양한제형화를통하여타겟질환의범제시장성을갖추기위해서는대량생산위를넓힐수있음체계가필요함 Nanotechnology와의접목가능성이높음효능평가기술개발 독자적인펩티도미메틱효능평가체계구축이유리함 향후신약개발의방향설정에지표가될수있음 고가의실험기기및장비 해외선진국들의집중연구개발 펩티도미메틱치료제에대한국내제약사업의관심부족

12 2. 연구기획의내용 항알레르기펩티도미메틱의약품의개발을위하여본연구기획은임상후보물질의합성, 제형화, 효능평가를포함하는세부과제로구성함으로써, 각세부연구팀의유기적이고효율적인연구참여가가능하도록함. 항알레르기펩티도미메틱임상후보물질도출을위한총연구기간은 5년이며, 2단계연구로기획하였음. 총괄과제 1단계에서는항알레르기펩티도미메틱의약품합성하고제형화를통해도출된후보물질의 in vitro 및질병동물모델에서 in vivo 효능및독성을평가하여전임상후보물질을도출함. 2단계에서 1단계에서도출된효능및독성이최적화된최종제형의약품후보물질의전임상시험을통해 PK 프로파일, GLP 독성, 일반약리시험등을총괄평가함으로써최종적으로항알레르기임상후보물질을도출할것임. 구분개발분야단계별내용기간연구비 1 세부 항알레르기펩티도미메틱 의약품의합성및 대량생산기술개발 1 단계 2 단계 항알레르기펩티도미메틱의약품의합성기술개발및전임상후보물질도출전임상후보물질의대량생산기술개발및임상후보물질도출 3 년 7 억 2 년 2 억 2 세부 항알레르기펩티도미메틱의약품의제형개발및 DDS 기술개발 1단계 2단계 항알레르기펩티도미메틱후보물질의프리포물레이션및포물레이션연구를바탕으로한제형화구축 3 년 4 억 항알레르기펩티도미메틱후보물질의제제화 및최적제형도출 2 년 4 억 3 세부 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 1단계 2단계 항알레르기펩티도미메틱선도물질의동물모델개발및 in vitro, in vivo 효능및독성평가 3 년 11 억 항알레르기펩티도미메틱의약품의독성, ADME 등전임상시험 2 년 10 억 신규작용기전을가지는 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축, 총괄 항알레르기펩티도미메틱 임상후보물질개발 효능평가기술개발및최적제형화를통한 유효성과안전성이확보된임상후보물질을도출함 5 년 38 억

13 가. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 ( 제 1 세부 ) 1단계 : 항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성및전임상후보물질도출 펩티도미메틱라이브러리의합성법개발 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide scaffold를변형하여항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성 펩티도미메틱라이브러리로부터 PK와안정성이확보된전임상후보물질도출및저분자물질로의전환연구 Computer modeling과 SAR data를이용한전임상후보물질의최적화 2단계 : 전임상후보물질의대량생산기술개발및임상후보물질도출 전임상후보물질의용액상합성법개발 전임상후보물질의대량생산기술확보및대량생산 전임상후보물질의백업 (backup) 후보물질군개발 임상후보물질도출및대량생산기술개발 나. 최적포뮬레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 ( 제 2 세부 ) 1단계 : 항알레르기펩티도미메틱후보물질의프리포물레이션및포물레이션연구를바탕으로한제형화구축 개발된알레르기동물모델에적용할 1차제형결정 In vivo 안전성, 독성및효능평가를위한다양한종류의제형화구축작업 포물레이션디자인및최적화를통한펩티도미메틱후보물질의제형화시도 펩티도미메틱후보물질의성상을고려하여캡슐등경구제제, 국소외용제, 또는주사제로제제화진행 2단계 : 항알레르기펩티도미메틱후보물질의제제화및최적제형도출 후보물질을함유하는최적제형의생체이용률평가 도출된최종임상후보물질의제형구축화완결 ( 안정성시험포함 )

14 다. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 ( 제 3 세부 ) 1단계 : 항알레르기펩티도미메틱선도물질의동물모델개발및 in vitro, in vivo 효능및독성평가 In vitro 효능이있는물질중독성이있는물질은제외하여후보물질선별 In vivo 효능평가를위한알레르기질환동물모델의개발 알레르기동물모델에서 in vivo 효능이뛰어난물질을탐색 예비독성, PK 평가결과에따라 2단계에진입할후보물질을추가선별함 2단계 : 최종제형의항알레르기펩티도미메틱의약품의전임상시험 1단계에서선별되어간추려진후보약물의최종제형으로투여후효능, 독성및 PK profile을심도있게검토함 후보물질이각기능 ( 계 ) 에미치는영향을일반약리시험을통해평가함 평가결과에따라적합한최종임상후보물질 ( 제형 ) 을도출, 제품화추진 추가필요자료의보완및검토후최종평가서작성 Ⅴ. 연구개발결과의활용방안및파급효과 1. 활용방안 본과제의수행을통해축적된관련기술을이용한항알레르기펩티도미메틱의약품개발분야뿐아니라신약개발에전략적인활용이가능할것이며, 연구결과를활용하여신규의약품의시장진출을통한이익창출및관련전문연구진양성에응용가능함. 기존과차별된새로운타겟을가지는다른알레르기치료제의개발및펩티도미메틱스를이용한치료제의합성법등관련신약개발분야의학문적발전에활용될수있음. 2. 파급효과 본연구에서는최종적으로유효성과안전성이확보된알레르기치료제임상후보물질을도출하게됨. 따라서제약산업전반에기술적인진보, 원천기술이전및신약개발로인한경제적효과, 사회문화적측면에서건강지수향상및제약산업의활성화및선진화에기여할것으로예상됨. 펩티도미메틱치료제분야의국내자체기술력향상을통해제약산업전반의연구기술기반강화및국제경쟁력제고에기여할수있음

15 S U M M A R Y As the society industrialized, the allergic patients increase and antiallergic drug market is expanding accordingly. Since fundamental treatment strategy for allergic diseases such as atopic dermatitis, asthma, and allergic rhinitis is not developed, it is highly demanded the discovery of new acting antiallergic drugs which is based on the molecular pathogenesis. Therefore we planned a project for "Development of new acting antiallergic peptidomimetic drugs" under the pressure of necessity. We planned to develop the peptide drugs against the histamine releasing factor (HRF), the allergy-causing molecules as we previously reported at the first time in the world and we further aimed to modify these peptides for advancement of their physico-chemical stability and the efficacy. It is predicted that the development of the medicines for new target produces a huge amount of technical fee and it meets public demands for new therapy because there is no ultimately curable technology in allergic diseases. The development of methods for mass production of peptidomimetic drugs and for peptidomimetics to overcome the disadvantage of peptide drugs could maximize the pharmaco-economic properties of drugs. In respect of marketability, it is predicted that the annual increase of allergy drug market size is about 15%, and the total amount of market size would reach to 120 bn won by 2010 in Korea. As the world market also has a tendency to expand, it can be predicted that this antiallergic peptidomimetic drug would aggressively occupy the international allergic drug market. The patent analysis revealed that the patents for antiallergic peptidomimetic drug development was applied more in the foreign countries such as Japan, UK and USA than domestic, and there was no similarity between those patents and the core technology of our project. Because the core of this project is a technology of peptidomimetic drug design for HRF-binding peptide as a leading material to resolve the difficulties in stability and impermeability, it is analyzed that the fount of patent could be secured as a international originality. Because we already exclusively possessed a core technology and discovered HRF-inhibiting peptides and leading peptidomimetic candidates with verification of their antiallergic efficacy, it is concluded that the technology development is guaranteed with success. Our project is based on the molecular mechanism of immunologic pathology of allergy and targeted to novel molecule, HRF, therefore it can be used as to treat the allergic disease for eradication the cause of disease, enabling the business condition also to be promising

16 To discover the new acting peptidomimetic drug candidates at a high degree of efficiency and to work in close cooperation, here we constituted the project with three sub-groups including peptidomimetic library synthesis, formulation study, efficacy assessment study. The project was constructed by 2 step studies within 5 years of research period, and the funding from governmental sources was allocated at each year based on the methodology of the study. The first part would take part in the synthesis of peptidomimetic drugs and the development of methodology for mass production of drugs. The second part would study the formulation and DDS for the drug candidates. Finally, the formulated peptidomimetic drugs would subject to assess their efficacy using animal disease models, and their safety and PK analysis, and other preclinical studies also would conducted in third part. Therefore, we ultimately took aim at discovery of the clinical candidates for antiallergic drug with international competitiveness. The outcomes of the project such as patents of the technology easily can be used in a technology transfer and it also strengthens the competitiveness of our new medicines on international markets, thereby their applications and the influences on related fields considered to be remarkably beneficial

17 C O N T E N T S Chapter I. Overview 18 Section I. Background of the planning study 18 Section II. Necessity of the planning study 41 Chapter II. Analysis of candidate theme 46 Section I. Analysis of technology 46 Section II. Analysis of marketability 59 Section III. Analysis of originality 61 Section IV. Potentiality of technical development and industrialization 114 Chapter III. Aims, contents and methods of study 119 Section I. Synthesis of peptidomimetic library and discovery of drug candidates 119 Section II. Peptidomimetic drug formulation study 138 Section III. Development of assessment technology for drug candidates 156 Chapter IV. Study scheme and strategy 182 Section I. Synthesis of peptidomimetic library and discovery of drug candidates 182 Section II. Peptidomimetic drug formulation study 185 Section III. Development of assessment technology for drug candidates 188 Chapter V. Period and expense of study 191 Section I. Synthesis of peptidomimetic library and discovery of drug candidates 191 Section II. Peptidomimetic drug formulation study 193 Section III. Development of assessment technology for drug candidates 195 Chapter VI. Application and influence of study outcomes 197 Section I. Application of study outcomes 197 Section II. Influence of study outcomes 200 Chapter VII. RFP

18 목 차 제 1 장. 개요 18 1 절. 연구기획의배경 18 2 절. 연구기획의필요성 41 제2장. 후보과제분석 46 1절. 기술성분석 46 2절. 시장성분석 59 3절. 독창성분석 61 4절. 기술개발및사업화성공가능성 114 제3장. 연구목표, 내용및방법 119 1절. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 119 2절. 최적포물레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 138 3절. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 156 제4장. 추진체계및전략 182 1절. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 182 2절. 최적포물레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 185 3절. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 188 제5장. 연구기간및연구비 191 1절. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 191 2절. 최적포물레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 193 3절. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 195 제 6 장. 연구개발의활용방안및파급효과 절. 활용방안 절. 파급효과 200 제 7 장. 기술과제의 RFP

19 1 장. 개요 1 절. 연구기획의배경 1. 연구기획의배경 세계인구의 20% 가알레르기관련질환 ( 천식, 아토피피부염, 계절성알레르기비염등 ) 을겪고있으며매년 5% 정도의신규환자가발생하고있음. 이러한알레르기질환으로인하여천문학적인사회 경제 정신적인손실이대두되고있는실정임. 급증하는알레르기환자를치료할수있는치료제개발에다국적제약사들이많은노력을기울이고있음. 따라서향후알레르기치료제의시장이매우빠른속도로증가할것으로예측됨. 국내의경우도알레르기증상으로고통받는환자의수가해마다증가하고있음. 특히아토피피부병이나알레르기성비염을호소하는사례가증가하고있는데적절한치료제의부족으로치료제개발에대한많은노력이이루어지고있음. 현재시판되는대표적인알레르기질환치료제는정제, 캡슐, 크림, 분무제및흡입제로시판되고있는데 ( 그림 1) 대부분의주성분은 antihistamine 과 corticosteroids 계통의성분임. 하지만이들약품들은구강칸디다염증이나목쉼현상, 성장장애발현가능성등의부작용이보고되고있으며, 때로는치명적인기관지경련이발생할수있음. 일반적으로경구투여시소화기계나정신신경계, 그리고순환기계에다양한부작용을유발하기도하며, 부갑상선- 뇌하수체- 부신기능 (HPA) 기능장애가발생하기도함. Pollinex와같은백신주사제를사용하여특정알러젠에대한탈감작을유도하는면역요법치료가실시되기도함. 하지만현재허가받은면역요법치료제의항알레르기적용범위는매우한정적이며또한대부분탈감작을유도하기위해오랜기간동안반복적인주사투여가필요함. 지난수년간치료제들이점차적으로안전해지고더욱효과적인것들이개발되었으나아직완전히치료하는단계는되지못함. 현재행해지는치료요법의경우치료중단시며칠내에또는적어도몇주내에증상이다시재발할뿐만아니라안전성및유효성에있어서개선이필요함. 현재의치료제들은진행중인증상을완화시키는수준이고알레르기치료대부분이대증적인요법에그치고있음

20 그림 1. 알레르기질환치료제로시판중인제품의제형형태. 주성분 은 antihistamine 과 corticosteroids 성분이대부분임 하지만과거에비하여최근에는알레르기발생기전에대한병태생리학적 면역학적 생화학적인지식이보다구체적으로발전되고있음. 예를들면, 알레르기의원인물질인알러젠에인체가노출되면조직속의비만세포가히스타민을분비하여초기반응을유발하고, 연이어히스타민등의매개물질에의해알레르기반응이활성화됨. 이러한결과여러세포들이알레르기발생부위로이동하여조직손상, 염증작용, 과민반응을일으키는후기반응이촉발됨 ( 그림 2). 그림 2. 알러젠에노출되었을때인체에서발생하는일련의초기및후기반응에대한도식

21 후기반응은 basophil에서분비되는히스타민에의해일련의알레르기반응들을촉발함. 이때반응을유발한알러젠이없기때문에과학계는 누가 basophil에서히스타민을분비하게하는가? 그리고 알레르기환자의절반만이후기반응으로진전되는데그것에대한원인물질이무엇인가? 하는의문을가지게되었음. 많은과학자들이 MCP-3, MCP-1, RANTES와같은 cytokines이 basophil에서히스타민을분비시킨다고생각하였음. 하지만 IgE 의존적인후기반응에서는 Histamine Releasing Factor (HRF) 라는물질만이 basophil에서히스타민을분비시킬수있다고밝혀졌음. 이에따라 HRF에대하여세계적인과학자들의이목이집중되고있음. HRF는정상인에서는세포내에존재하는단백질이지만알레르기환자의경우혈장에서많이검출됨. 그러므로혈장으로분비된 HRF는 basophil을자극해서히스타민, IL-4, IL-13을유리촉진시킴으로서알레르기성비염, 천식및아토피성피부염과같은후기반응알레르기질환을일으키는것으로판명됨 ( 그림 3). 이러한배경으로볼때 HRF의 basophil에대한작용기전을겨냥한알레르기제어기술은후기반응알레르기질환의예방, 진단, 및치료에응용될수있는매우유용한전략적가치를지니고있음. 그림 3. 후기반응 allergy 를일으키는원인물질에대한도식 하지만 HRF는후기알레르기질환의가장중요한매개체로이미잘알려져있으면서도정확한작용기전이알려지지않은관계로뚜렷한치료제의개발이진행되지못하고있었음. 즉합성한단량체 (monomer) 형태의 HRF의경우히스타민방출능력이세포로부터분비된 HRF에대비하여현저히감소하는등어떤형태의 HRF가알레르기를유발하는지명확하게밝혀지지않았음. 또한알레르기를

22 유발하는형태의 HRF 구조가명확히밝혀지지않아, 이와결합하여 HRF를저해하는물질을스크리닝하여의약품개발단계로진입하기못하는상황이었음. 그러나본연구팀에서는이러한의문점을해결하는혁신적인연구성과를이루었으며, 다음과같이 HRF의이량체형이알레르기를유발하는물질임을최초로증명하여원천기술을확보함으로써알레르기치료제신약개발에유효한신규타겟을발견하였음. 타겟의신규성및원천성 HRF가알레르기를원인물질이라는것을알려져있었으나, 어떠한형태가알레르기를유발하는지규명되지않아치료제개발로진행되지못하고있었음. 본연구팀에서는세계최초로세포내의 HRF와달리알레르기환경에서 modification 된이량체 (dimer) 형태의 HRF가 in vivo에서 cytokine-like activity 를가짐을밝힘. 즉 HRF의 dimerization 이사이토카인을방출하여알레르기를유발하는데필수적임을규명하여 HRF의알레르기발병기전을밝히는쾌거를이루었음. 또한이량체형태의 HRF에대한항알레르기치료제개발을위한독점적인타겟으로하는원천특허를확보하였음 ( 국내, 일본특허등록, 미국, 유럽특허출원 ). 이러한신규타겟 HRF가알레르기를유발하는병태생리에대한이해를바탕으로하는치료제를개발하기위해, 이량체형의 HRF에결합하여기능을저해하는항알레르기성 7-mer 펩타이드 (HBP2) 를유효물질로개발하였으며더나아가펩티도미메틱스를이용하여 4-mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 을확보하였음. 특히 HRF 작용을저해함으로써항알레르기효능을갖는 3종의 HRF-binding peptides 를발견하였음 ( 국내특허등록, 일본, 미국, 유럽특허등록 ). 이와같이 7-mer 펩타이드를선도물질로펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 를이용하여부작용은최소화하고약효가극대화된펩티도미메틱후보치료제를확보할수있는가능성을도출하였음. 결론적으로알레르기반응유도기전을규명하고이에결합하는유효물질을확보한점을감안하였을때, 알레르기원인치료제의신규타겟으로써 dimer 형태의 HRF의유효성및원천성이검증되었다고판단됨. 약물경제성측면에서도기존약물과다른신규타겟의 first in class 약물로써알 레르기의근본원인을차단하는치료제이므로면역치료요법이나항체요법대비

23 비용-효과성이뛰어날것임. 또한펩티도미메틱스를이용하여 small molecule로변환하여경제적인합성법을개발한다면기존시판된다수약물대비경제성이우수할것으로판단됨. 기존에치료가제한적이거나많은비용이소요되는알레르기질환에적응증을확대하여적용한다면경쟁력있는신약개발이될것임. 이러한전략과기술을바탕으로세계최초로항알레르기펩티도미메틱치료제를차세대글로벌신약으로개발하고자하며, 본연구팀이가지는원천기술과신규타겟의규명으로독보적인선두역할을함으로써혁신적인경쟁력있는기획이가능할것임. 2. 국내신약개발연구의현황및문제점 가. 국내신약개발연구의현황 신약은약물소재에근거하여합성신약 ( 주로유기화합물신약 ), 천연물신약, 바이오신약으로분류되며, 현재합성신약및천연물신약이주로개발되고있음. (1) 합성신약 ( 화합물신약 ) 유기화학에기초하여합성에의해인위적으로만들어진저분자화합물신약으로시장규모는 7,000억달러임 ( 국내대표적인신약 : 선플라주, 밀리칸주, 코록신정, 팩티브정, 캄토벨주, 레바넥스정, 자이네나 ). (2) 천연물신약 약용식물등천연물에이미존재하는것으로부터약효를가진성분만을분리 정제하여만든신약 [ 구주제약의아피톡신주 ( 관절염 ), SK의조인스정 ( 관절염 ), 동아제약의스티렌정 ( 위염 )]. 이미확보한약효성분의대량생산을위해동일한분자구조혹은기하학적유사구조로합성하여약효를유지또는배가시키는천연물유래합성신약까지포함하여시장규모는 100억달러임. (3) 바이오신약 생물체 ( 미생물, 동식물세포등 ) 를활용하여유전자재조합, 생합성등바이오기술이용으로만들어진신약 ( 유전자, sirna, 단백질, 호르몬, 세포물질등 ) 으로단백질의약품의시장규모는 630억달러임. 1981년 ~2006년까지개발된국내신약은천연물신약 ( 천연물모방합성신약, 천연물유도체포함 ), 화합물신약, 바이오신약 ( 백신포함 ) 순으로분포함. 천연물신약, 화합물신약, 그리고바이오신약은각각 48%, 34%, 그리고 18% 를차지하고있음. 하지만진정한의미의글로벌수준의새로운유기화합물신약의수는극히미미한실정임

24 신약개발에있어서천연물과화합물구조에근거한모방및합성에의한유도체등저분자화합물에근거한신약개발은전체신약에 82% 비중을차지하여신약개발에기여한바가큼. 신약개발은 1980년대의전통의약품에서시작되어의약화학과생명공학기술의발달로인하여합성신약, 바이오신약개발로발전하였으며 2003년인간유전정보확보에따라개인맞춤형신약개발을하게되었고, 이에따라분자수준의질병진단및원인물질치료를위한유전자기반의신약개발이시작되고있음. 우리나라신약연구개발의목표는제네릭의약개발을넘어서슈퍼개량신약, 그리고향후 10년안에글로벌상용화신약연구개발의성공모델을창출하고글로벌신약수출국가에진입하는것임. 국가와정부의범부처적인지원의향방과산 학 연 관의역할분담그리고신약연구개발을위한인프라가구축되고있음. 현재는지난 20년간의신약연구개발에대한투자가글로벌블록버스터신약이라는국부창출의큰결실로맺어질수있는지를가늠하는중요한시점임. 1980년대상호독립적으로발전해온화합물신약과바이오신약개발분야는 1990 년대들어오면서각분야의기술발전을토대로공동연구의기틀을마련하였으며, 2000년대이후부터는바이오벤처기업의기술과자본축적으로다국적제약기업과의글로벌공동연구를통해화합물의약품과바이오의약품의퓨전화연구및공조연구가가속화되는추세임. 특히알레르기질환을타겟으로한신약개발의현황은다음과같음. 즉알레르기치료제는거의대부분이항히스타민제위주로이루어져왔으며, 알레르기치료제개발의전반적인추세는기초분자생물학을통해얻어진알레르기발생기전연구결과를치료에응용하는방향으로나타나고있는데, 예를들면 NF-κB와같은전사조절인자를타겟으로하거나혹은활성산소종이나 Ca 2+ 를표적으로하여이것들을조절할수있는물질을개발하는것임. 알레르기치료제개발에서새로운타겟을가진신규기전약물을개발하기보다기존의다른기전을가진활성성분을조합하여복합제제로만들거나, 전신투여시부작용을감소시키기위해서스프레이나패치와같은국소투여로변환하는등제제연구가주를이루고있음. 국내제약사는기존약물을제제학적으로변형시켜피부투과를높이는등새로운제형개발에중점을두고있는실정임. 다음은 2008년부터 2010년 9월까지국내식품의약품안전청이임상실험실시를승인한알레르기치료제개발에대한요약임

25 표 1. 국내알레르기치료제관련식약청임상승인현황 ( ) 적응증제품명성분 ( 형 ) 명시험제목단계승인일의뢰자 2008 년 아토피피부염 아이비글로불린에스주 천식동아 FGF2 주사액 천식 천식 천식 아토피피부염 2009 년 GW 말토즈첨가사람면역글로불린 재조합염기성섬유아세포성장인자 GW 경피용건 BCG, 일조 BDG 본균주백신 GW X 흡입제 코싹 II 정 K T & G 101 GW X 슈도에페드린염산염 / 레보세티리진염산염 K T & G 101 중등도이상의아토피피부염을가진 2-8 세미만의소아, 아동및청소년환자의치료에있어서 Human IV immunoglobulin 의유효성과안전성을평가하기위한전향적, 단일기관, 공개, 평행, 무작위배정임상시험 중증천식및 COPD 환자에서 FGF2 약효를평가하기위한연구자임상시험 지속성천식이있는청소년및성인피험자에서 28 일동안 1 일 1 회투여한 GW 의유효성및안전성을위약과비교, 평가하는무작위배정, 이중맹검, 위약대조, 평행군, 용량확인시험 천식환자에서 BCG 치료효과에대한아토피와성의영향 저용량 ICS( 흡입용코르티코스테로이드 ) 용법중증상이있는청소년및성인지속성천식환자에게 8 주동안투여시위약과비교하여 GW685698X 흡입제 (1 일 1 회 ) 및프로피온산플루티카손흡입제 250mcg(1 일 2 회 ) 의유효성과안전성을평가하는무작위배정, 이중눈가림, 이중위약, 위약대조, 평행군, 다기관, 용량설정시험 건강한성인피험자에서 pseudoephedrine 을함유한 cetrizine 제제와 levocetrizine 제제의식후약동학적특징을비교하기위한공개, 무작위배정, 시험 중등도의아토피피부염을가진소아환자를대상으로 KT&G 101 의투여후용량 - 반응유효성안전성평가를위한 12 주무작위배정, 양측눈가림, 위약대조, 병행, 다기관, 제 2/3 상임상시험 천식 SOTB07 SOTB07 지속성천식환자에서 SOTB07의유효성및안전성을평가하고최적의투여용량을결정하기위한다기관, 무작위배정, 이중눈가림, 병행, 위약대조, 4 개군, 치료적탐색임상시험 아토피피부염 싱귤레어츄정 4mg, 5mg 몬테루카스트나트륨 천식 QMF149 인다카테롤말레산염, 모메타손프로산염 천식 아토피피부염 아토피피부염 JNL H L 겔 한풍환련해독탕 JNL 코바마미드 단미엑스산혼합제 아토피피부염환아에서 Montelukast 의효과를비교하는이중맹검, 무작위배정, 비교임상시험 지속형천식이있는청소년및성인환자를대상으로 QMF Twisthaler (500/400μg) 와모메타손푸로에이트 Twisthaler (400μg) 의안전성을평가하기위한무작위배정, 다기관, 평행군, 이중맹검임상시험 지속성천식성인치료에있어 JNK 의안전성및유효성에대한이중맹검, 무작위배정, 위약대조, 평행집단탐색적연구 경증및중등증아토피피부염을가진소아환자에서 HL009 의용량반응을평가하기위한이중맹검, 무작위배정, 위약대조, 병행군, 다기관, 제 2 상임상시험 성인아토피피부염에대한 HH01 내복요법의임상연구 ( 다기관 3 상이중맹검무작위할당위약대조임상시험 ) 연구자 상 상 연구자 b 상 /3 상 상 연구자 상 상 상 연구자 한양대구리병원 단국대학교병원 GSK 전남대학교병원 GSK 한미약품 KT&G 에스케이케미칼 순천향대학교병원 한국노바티스 한국얀센 한올제약 원광대산본한방병원

26 2010 년 천식 BI E D 캡슐 100mg BI ED 프로피온산플루티카손 (fluticasone propionate) MDI 를투여중인증상성천식환자를대상으로경구 BI ED 400mg 1 일 2 회, 몬테루카스트 (montelukast) 10mg 1 일 1 회, 또는위약 6 주치료의유효성및안전성을평가하기위한무작위배정, 이중맹검, 이중위약, 위약 - 대조, 평행군시험 2a 상 한국베링거인겔하임 천식 메폴리주맙 메폴리주맙 (SB ) 중증의조절되지않는불응성천식이있는피험자에서악화율에대한메폴리주맙 (mepolizumab) 의효과를확인하기위한다기관, 무작위배정, 이중맹검, 위약대조, 평행군, 용량탐색시험 2 상 GSK 천식 BI E D 캡슐 2 5 m g, 100mg BI ED 스테로이드를투여하지않은만성천식환자를대상으로경구 BI671800ED 50mg 1 일 2 회, 200mg 1 일 2 회및 400mg 을 1 일 2 회, 6 주간투여하는요법의안전성및유효성을평가하기위한무작위배정, 이중맹검, 위약 - 대조, 평행군시험 2a 상 한국베링거인겔하임 알레르기비염 씨투스건조시럽 프란루카스트수화물 통년성알레르기비염어린이환자에서씨투스건조시럽의안전성과유효성을평가하기위한치료적확증목적의임상시험 : 양측눈가림, 무작위배정, 위약대조, 병행설계, 다기관 3 상임상시험 3 상 삼아제약 천식 플루티카손푸로에이트 /GW 흡입제 (100/25) 플루티카손푸로에이트 (GW )/GW 성인및청소년에서지속성천식치료시플루티카손푸로에이트 (FF)/GW 흡입분말과프로피온산플루티카손 (FP)/ 살메테롤흡입분말의유효성과안전성을평가하는무작위배정, 이중맹검, 이중위약, 평행군, 다기관임상시험 3 상 GSK 천식 NDR 포도등에탄올연조엑스 (100->3) 부분적으로조절되는기관지천식환자에서 NDR10113 의 4 주투여후유효성및안전성을평가하기위한단일기관, 무작위배정, 위약대조, 4 군평행, 이중맹검제 2b 상임상시험을위한 2a 임상시험 2a 상 비엔알사이언스 나. 국외알레르기치료제개발동향 알레르기반응과관련하여잠재적으로치료를위해조절할수있는분자표적들에는 leukotriene, prostaglandin, endothelin, antioxidants, purine receptor, nitric oxide, cytokines, chemokines, phosphodiesterase-4, transcription factor, kinase, adhesion molecule 등이있음. 치료전략에는면역요법, 유전자요법, 펩타이드나펩타이드유사체를투여하는약물요법등이가능함. 현재알레르기치료에펩타이드를이용한치료법이개발되고있으며, 앞으로펩타이드를기반으로한의약품이상용화될것으로예상됨. (1) IgE 합성저해제

27 N H N O N N Compound 8 (IgE IC49 nm/hlm>120 min/cypa1>120 min/caco-2 37/25 ; MW 450/logD 1.2) Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, ) N N N N N N N H 그림 4. IgE 합성저해제 O N N H O NH AVP J. Med. Chem. 2004, 47, Omalizumab은 anti-ige 치료의성공적사례이나단일클론항체치료에는많은비용이소요되므로 IgE 합성을저해하는저분자물질의합성에관심을갖게되었음. 최근개발로사람에서시험가능한물질들을생성하였음. 이중하나의선도물질은 Pfizer (compound 8) 에서만든것으로 amide linker를가진물질로, IL-4 유도된 IgE 합성을사람의말초혈액혼합된림프구에서저해하였음. CYP1A (cytochrome p450 1A) 에의한대사를억제하고편평한방향성물질에서는유전독성이나타났기때문에 amide linker가 3D 구조에도입되었음. Avanir Pharmaceutical 회사는 amide linker를가지고있는 AVP (2-substituted phenylbenzimidazole) 를개발하였음. 이물질은강력한 anti-ige 활성을가지고, T H 2 cytokine을감소시키며알러젠투여후과민반응으로부터보호작용을보였음. Avanir에서는이러한활성프로파일을가진물질들을임상 1상까지진행하였음. IgE의합성을조절하는방법은알레르기성천식의치료를위한저분자저해제의개발에매우유망한분야임. (2) 전사인자저해제 PPARγ agonist 염증유발하는 cytokine 및 mediator의단백질발현은전사인자가조절하는데이러한단백질은유전자의 promotor 부위에결합하여 mrna로의전사를촉진하거나저해함. Peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) agonist는 T H 2 반응에서여러 cytokine (IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-13) 의생성을촉진하고 macrophage, eosinophil, mast cell, epithelial cell, smooth muscle cell의활성을유발하는중요한전사인자인 GATA-3의발현을저해함. Thiazolidinedione 및 adenovirus-delivered PPARγ cdna가천식증상을완화한다는연구가있으며, PPARγ 활성을조절하는세포침투성펩타이드가아직연구된바없으나, 앞으로유망한분야가될것임

28 STAT inhibitor Signal transducer and activator of transcription (STAT) 은다양한 cytokine, hormone, growth factor에서많은생물학적반응을조절함. 이중 STAT-6 신호전달을저해하는경우에알레르기가매개하는기도염증이나기도과민반응과같은 T H 2 반응을억제한다는결과가있으며, 현재 STAT은알레르기성기도질환의치료타겟이되고있음. Orazipone (OR-1384) 은 glutathione의 thiol group과단백질의가역적인공유체를형성하는물질로천식의동물모델에서 eosinophil의축적을저해하였음. Orazipone의항염증작용은 NF-κB와 STAT1의염증성전사인자의활성을감소시키기때문인것으로나타났음. Cell-permeable peptide의이용 세포침투펩타이드를알레르기나천식의치료에적용하는것은많이연구되지는않았는데, lysine이나 arginine이많이함유된펩타이드는세포막을투과할수있어서생물학적활성을가지는 cargo를운반할수있음. 이펩타이드나모방체를알레르기의치료에사용된예에는다음과같은것들이있음. Integrin의활성을저해하여세포부착및이동성을저해하거나, Gαi3를저해하여비만세포에서히스타민분비및 protein tyrosine kinase의신호전달을저해하는방법, phosphodiesterase-4, NF-κB, STAT-6 등을이용한연구가있음. (3) Cytokine blocker T H 2형 cytokine이알레르기염증을유발하는데필수적이므로, 핵심적인 T H 2 cytokine을저해하는단일클론항체가개발되었음. IL-4, IL-5, IL-13을저해하는물질이임상 1상및 2상에서평가되고있으나이러한치료는많은비용과시간이소요되는단점을지니고있음. (4) Chemokine 수용체 blocker CCR1 및 CCR3 의 antagonist 인 amide linkage 를가진작은분자들의알레르기성염증에대한효능을시험한바있음. UCB 은 CCR1 및 CCR3 의저해제로, eosinophil 의모양변화를막고감염된세포에서 CCR1 이나 CCR3 의화학주성을저해함. 여러가지 amide linkage를가진소분자의 CCR3 antagonist가 chemokine이나알러젠에의해유발된폐의 eosinophilic inflammation을저해하였으며, 여러다른비펩타이드성 antagonist도개발되었음. 그러나 CCR에서는 single nucleotide polymorphisms (SNPs) 이흔하게나타나

29 서유전적으로다른집단에서는 antagonist 에효과가없거나신호전달에서다 양한양상을보여예상하지않았던부작용이임상에서나타날수있음. Et N I HN O Cl Cl O UCB35625 그림 5. UCB35625 (5) Adhesion molecule inhibitor 염증반응의초기반응에서중요한것은내피세포에 leukocyte가점착되어야만혈액으로부터이동하여감염된부위나피부가손상된부위로이동할수있음. 여러 cell adhesion molecules (CAMs) 에는, selectins, immunoglobulin superfamily members, integrin 등이있음. Leukocyte의 cell adhesion은염증및자가면역질환치료에새로운잠재적타겟으로확인되었음. 표 2. Adhesion molecule inhibitor CAM 약물구조작용한계점 Selectins TBC-1269 (Bimosiamo se, Retovar Pharmaceut icals Inc.) pan-selectin antagonist 로 Phase2A 임상에서약한알레르기성천식을가진사람에서알러젠유발된후기천식반응을유의 초기천식반응이나후기알러젠기도과민반응에는효과가없음 하게감소시킴 Ig anti-cd147 Ig-domain 을가짐천식마우스모델에서 superfamily mab eosinophil 의폐조직축적 을감소시키고, T H2 cytokine 분비 (IL-3, IL-5) 를억제하며, 기도상피세 포의뮤신생성및기관 지과민반응을감소시킴 Integrins Bio-1211 α4β1/α4β7 의선택적저 효능이약하여임 (Biogen) 해제로양에서천식증 상 2 상에서중단 상을감소시켜 class 중 하였으며, 유사약 최초의임상후보물질 물이계속개발되 이되었음 어임상중임

30 (6) 알레르기치료펩타이드 / 단백질약물의개발 알레르기질환에대한약물개발의주요전략은 IgE가비만세포에결합하는것을저해하는것임. 이러한알레르기치료법은 anti-ige, monoclonal anti-fcεri antibody (eg. 15A5) 등을이용하여분자수준에서의치료전략을선택하고있음. 알레르기는넓은스펙트럼을가진다는것과거의모든항알레르기의약품이유발하는부작용을고려해야하므로, IgE-FcεRI 복합체를타겟으로하는작은분자, 즉펩타이드로 IgE의결합이나 IgE/FcεRI cross-linking을저해하는방법이새로운알레르기치료제전략으로관심을끌고있음. IgE와결합하는알러젠과유사한구조를가진합성펩타이드를이용하여 IgE가수용체와반응하는것을 desensitization 시키거나 IgE의활성을감소시켜여러가지알러지반응을치료할수있을뿐만아니라미리예방할수있는백신의개발가능성도커지고있음

31 표 3. 알레르기치료펩타이드약물 연구그룹펩타이드약물항알레르기효과 2005년 Takagi K. 그룹 2005년 A. Buku 그룹 2007년 Soichi Tanabe 2009년 Annamaria Sandomenico 그룹 2011년 Teresa E. Twaroch 그룹 2011년 Anna Gieras 그룹 2011년 Annamaria Sandomenico 그룹 (331)N G N A T P Q L T K N A (342) (peptid e 166) Ile-L ys-c ys-a sn -C ys- L ys-a rg-h is-v al-ile- L ys-a la 12 -H is-ile-c ys -A rg-l ys-ile-c ys-g ly -L ys-a sn N H 2 HPEYAVSVLL( ), L SL IL N R L C ( ) Ig E -T rap E D IP Q P P V SQ FH IQ G Q V Y C D T C R A G FIT E L SE FIP C (11-35), G A SLR L Q C K D K E N G D V T FTEV G Y T R A E G L Y SC ( ) 외등등 L FP K V A P Q A ISSV E N IG E N G G P G T IK K IS F C (aa29-58) C E V D H T N FK Y N Y S V IE G G P IG D T L E K IS N E IK (aa73-103) 일본인의삼나무꽃가루주요알러젠인 Cry j 1의 linear IgE epitope임 알러지반응을일으키는다양한환자들에서이펩타이드물질이 IgE에결합하여알레르기를예방, 억제할가능성이있음 [A la 12 ]MCD는 parent MCD보다히스타민방출활성이 120배적고비만세포수용체에결합하는능력은 5배효력이높음 IgE/FcεRI의상호작용을방해하여알레르기반응을억제하는물질들의기초를제공할수있음 BSA의아미노산서열로부터얻어진 peptide이며 IgE 와결합하는 B cell epitope 부분임 여러가지합성된 peptide중이두가지가 IgE와결합력이가장좋았고, 이물질이 IgE와결합함으로써 IgE가수용체와결합하여 allergy 반응을일으키는것을예방, 억제할수있음 IgE-Trap이라는 polypeptide인데, IgE-FcεRI complex 의크리스탈구조에근거하여만들어졌으며 IgE와선택적으로결합함 이약물과 IgE가결합함으로써 IgE가수용체에결합하는것을억제하여 IgE의비정상적인발현에의한알레르기반응을억제할수있음 알러젠인 Ole e 1로부터얻은펩타이드이며 C-말단의 Ole e 1 펩타이드만 IgE와결합하는것으로보이고다른펩타이드들은알러지를유발하지않았음 Ole e 1의 N-말단으로부터나와서 T세포활성화가낮고 IgE와결합하지않아 IgE 활성이낮기때문에물푸레나무알러지에대해 T세포관련부작용이적은안전한백신후보물질이될수있음 주요자작나무알러젠인 Bet v 1으로부터합성한 peptide이며호염구와비만세포활성화에필수적인여러가지다른 IgE의결합을유발함 이물질이 IgE와결합하여 desensitization 시켜서실제로알러젠이체내에들어와도알레르기반응을감소시킬수있어서백신으로의개발가능성이큼 이펩타이드는 FcεRI-IgE 복합체의크리스탈구조에근거해디자인되었고 IgE를인식하는두결합부위에해당되는수용체부분을포함하고있음 기존의 parent 물질보다 30배더 IgE와결합력이커막수용체에 IgE가결합하는것을막고 RBL2H3 세포로부터 β-hexosaminidase가방출되는것을억제함 IgE 매개하는알러지반응에서더효능이좋은항알러지 lead 물질개발을위한발판이될수있음

32 다음은대표적인알레르기질환별신약개발현황을요약한것임. 표 4. 아토피피부염치료제개발현황 (2009~2011) Brand/code Generic Originator company Class/target Formulation phase 2009 WBI-1001 n/a Welichem Biotech Inc. Inhibition of T-cell activities Cream II SRD441 n/a Serentis Ltd. Protease inhibitor Ointment II Daxas roflumilast Nycomed PDE4 inhibitor Cream II SRD174 n/a Serentis Ltd. Breaking the itch-scratch cycle Cream II NFM lsakei KCTC Chungbuk National probio BP University Probiotics Oral III Advantan methylprednisol one Aceponate IntendisGmbH Steroid Cream IV Protopic tacrolimus Astellas Pharma Inc. Corticosteroid Ointment IV Senicapoc senicapoc Icagen KCa3.1 blocker Oral II 2010 Apremilast n/a Celgene PDE4 inhibitor Oral II LAS n/a Almirall, S.A. Anti-inflammatory Topical II ImCOOH n/a Valletta Health B.V. Anti-inflammatory Cream II BRT-FC-83C n/a Biomed Research & Technologies, Inc. Corticosteroids Cream II KP 413 n/a Kaken Pharmaceutical Ointment II S n/a Shionogi USA, Inc. Selective cannabinoid 2 Oral II receptor agonist. JNJ n/a J & J Anti-inflammatory Oral II ZK n/a Intendis GmbH Anti-inflammatory Ointment II Enhancing Lactofiltrum hydrolytic metabolism and lignin,lactulose AVVA Rus JSC elimination of endotoxins Oral III 0416 n/a Nycomed US Inc. Nycomed US Inc. Ointment III 0417 n/a Nycomed US Inc. Nycomed US Inc. Ointment III PH-10 n/a Provectus Anti-inflammatory Aqueous hydrogel II 2011 AMG 157 n/a Amgen monoclonal antibody IV I LEO calcipotriol and LEO80122 LEO Pharma Cream II GW842470X n/a GlaxoSmithKline PDE-4 inhibitors Cream II GW n/a GlaxoSmithKline Cream II E6005 n/a Eisai Inc. Ointment II Elidel pimecrolimus Novartis Corticosteroid-bas ed treatment Cream IV Amevive alefacept Biogen IDEC Reduction in CD4+ IM IV lymphocytes CD2027 n/a Galderma Ointment II SUN13834 n/a Asubio Chymase Pharmaceuticals, Inc. inhibitor Oral II

33 표 5. 천식치료제의신약개발현황 (2009~2011) Brand/Code Generic Originator company Class/target Formulation Phase 2009 Excellair n/a ZaBeCor Pharmaceutical Antiinflammation Inhalation II ICA senicapoc Icagen Blocker of the Gardos channel Oral II parogrelil Nissan Chemical Industries Antiinflammation Oral II AB-1010 masitinib AB Science Antiinflammation Oral II Enbrel/TNR-00 1 etanercept Amgen TNF blocker SC II Cinquil reslizumab UCB CellTech Antiinflammation IV II Aerovant/AER- 001 pitrakinra Bayer IL-4 and IL-13 antagonist Inhalation II Brovana arformoterol Sepracor Bronchodilator Inhalation II CHF4226 carmoterol Tanabe Bronchodilator Inhalation II fluticasone furoate GlaxoSmithKline Corticosteroid Inhalation II Lodotra prednisolone Nitec Pharma Corticosteroid Inhalation II Allergospasmin DSCG/ Bronchodilator/ MEDA Pharma reproterol Antiinflammation Aerosol II AP-0016 pumactant Britannia Pharmaceutical Synthetic surfactant Inhalation II MCC-847 masilukast AstraZeneca LTD4 receptor antagonist Oral III Flutiform fluticasone/form oterol SkyePharma ICS/LABA Inhalation III Beyond Advair fluticasone GlaxoSmithKline ICS/LABA Inhalation III Alair system n/a Asthmatx Delivering thermal energy Bronchial Thermoplasty 2010 QAV680 n/a Novartis PGD2 receptor antagonist Oral II Cinquil reslizumab Ception Therapeutics IL-5 antagonist IV II TPI ASM8 n/a Topigen Pharmaceuticals Antiinflammation Inhalation II GW fluticasone furoate GlaxoSmithKline Steroid Inhalation II Flutiform CHF 1535 fluticasone propionate/form oterol fumarate beclomethasone dipropionate/ formoterol fumarate SkyePharma AG Chiesi Farmaceutici S.p.A. Corticosteroid derived bronchodilator Synthetic steroid bronchodilator Inhalation Inhalation Indacaterol onbrez Breezhaler Novartis Bronchodilator Inhalation III 2011 GSK n/a GlaxoSmithKline Targeting IL-13 IV II BI 1744 CL n/a Boehringer Ingelheim Bronchodilator Inhalation II Pharmaceuticals CAT-354 anti-il-13 IgG4 mab MedImmune LLC Anti-human-interl ekin-13 antibody SC II PF n/a Pfizer Bronchodilator Oral inhalation II AMG 853 vidupiprant Amgen CRTH2 receptor Oral II GW642444M n/a GlaxoSmithKline Bronchodilator Inhalation IV Foradril aerolizer formoterol fumarate Novartis Bronchodilator Inhalation IV III III III

34 표 6. 알레르기성비염치료제신약개발현황 (2009~2011) Brand/code Generic Originator company Class/target Formulation Phase 2009 Astelin/GSK azelastine hydrochloride GlaxoSmithKline JNJ & pseudoephedrine Shi-Bi-Lin House dust mites allergen extract 2010 n/a n/a Johnson & Johnson Pharmaceutical Research & Development, L.L.C. Chinese University of Hong Kong Phosphodiesterase 4 inhibitor & histamine H1 receptor antagonist Nasal Histamine H3 receptor antagonist Oral Immunotherapy Oral II n/a Stallergenes Immunotherapy Sublingual III Talion bepotastine Tanabe Seiyaku Histamine H1 receptor Nasal Preclinical CAL-101 n/a ICOS Corp Phosphoinositide-3 Oral kinase delta I PCI n/a Celera Group (Pharmacyclics) Btk tyrosine kinase Oral I PCI n/a Palau Pharma Histamine H4 receptor Oral I ASP-1001 n/a Asphelia Histamine release Pharmaceuticals modulator Nasal I CR 2039 andolast Rottapharm Madaus Potassium channel stimulator Inhalation I Timothy grass extract n/a Greer Lab. Immunotherapy Oral II Lolium perenne/cynodon n/a dactylon-containing Laboratorios Leti Immunotherapy Oral II vaccine EPI n/a EpiGenesis Pharmaceuticals Adenosine receptor Inhalation II Chitin T-lymphocyte microparticle nasal chitin CMP Therapeutics modulator, Nasal II spray cytokine modulator CP-118 n/a Collegium Pharmaceutical Histamine receptor Unspecified II JNJ n/a Johnson & Johnson Pharmaceutical Research & Development, L.L.C. Chemokine CCR2 receptor antagonist Nasal Lectranal n/a Milsing d.o.o. Herbal-mineral complex Oral IV 2011 CAL-263 n/a Gilead Sciences Inhibitor of PI3K delta Oral I Nasonex ciclesonide & Sunovion mometasone Inhaled corticosteroid Nasal III en-lac Lactobacillus GenMont Biotech paracasei Incorporation GMNL-32 Probiotics Oral III Fluticasone furoate GW685698X GlaxoSmithKline Inhaled corticosteroid Nasal III Grass pollens staloral 300 Medical Universtity of allergen extract IR Lodz Immunotherapy Sublingual IV II II II

35 다. 알레르기질환을표적으로하는신약개발의문제점 (1) 펩타이드 / 단백질신약개발연구의문제점 정부의지원과우리나라제약기업의신약연구개발노력은 1980년대제네릭의약품에서시작하여 1990년대개량신약, 2000년대의혁신신약개발의열기로이어졌지만진정한의미의글로벌수준의새로운유기화합물신약개발실적은극히미미함. 신바이오테크시대의도래와함께새로운타겟발굴중심의바이오신약연구개발과유전자치료제와세포치료제까지연구개발영역이확산되고있지만펩타이드신약개발은상대적으로간과되고있는실정임. 생물정보학을바탕으로 Post-genome 프로젝트완성에따른신약타겟이급증하고있는추세임 (5,000 ~ 10,000개 ). 이는곧바이오신약과유전자기반신약의수요가급속도로증가할것이라는사실을대변함. 그럼에도불구하고알레르기치료를타겟으로한펩타이드 / 단백질신약개발은매우낙후된실정임. 현재의약화학과생화학및생명공학의발전에힘입어펩타이드를포함한단백질성약물의대량생산및정제방법까지는괄목할만한성장을이루어냄. 하지만, 펩타이드 / 단백질의치명적인약동학적약점 (pharmacokinetic profile; 짧은반감기와항원-항체반응에의한면역반응유발가능성 ) 과경구투여의불가능성때문에제품개발에상당한어려움이존재함. 뿐만아니라, 신약개발잠재성을지닌마땅한후보물질이부재함. 이러한상황때문에항알레르기치료를위해펩타이드 / 단백질신약개발연구는 carrier에펩타이드나단백질을 conjugation하거나 lipidization 등의변형, 또는 PEGylation 기법을사용한 drug delivery system 개발등에치중하고있음. 따라서생리학적활성을지니는펩타이드의약동학적 (pharmacokinetic) 단점을보완하여펩타이드유사화합물로전환하는기술개발이절실히요구되는상황임. (2) 알레르기치료를위한유기화합물신약개발의구체적인문제점및나아갈방향 알레르기를완치할수있는신약개발이아니고, 주로항염증활성을지닌물질을개발하는경향이있음. 아토피성피부염에대해서는스테로이드제제, 항히스타민제, 항생제등과같은약품을사용함. 새로운스테로이드계유기화합물을도출하여강력한소염작용을증명한다하더라도장기간사용시조직면역억제작용을유발하여전신호르몬이상, 중독성, 피부약화등과같은부작용을유발할가능성이항상존재함. 실제로많은스테로이드성유기화합물들의경우고용량에서전신부작용이발현된다는것이산학계에잘알려져있음

36 항히스타민제유기화합물신약의경우비만세포에서히스타민이유리되지못하도록하는효과가있지만, 이들계통은장기복용시, 불면, 불안, 식욕감퇴등의부작용을수반하는경우가빈번함. 현재알레르기치료는특이성의부족, 제한적인효능및독성이관측되며, 대부분의경우환자의증상중일부분만해소가능함. 치료제대부분은비만세포관련한염증유발매개물질들중아주제한적으로일부분만효능을발휘하는수준에머무르고있음. 또는세포의활성을저해나탈과립과정을막는것에초점을맞추고있음 ( 표 7). Anti-leukotriens, 항콜린성약물, 비충혈제거제및비만세포안정제들이가장많이사용되며, 이러한약물들은증상을완화하는데도움을주고알레르기의염증반응을완화시키며급성아나필락시스반응의회복에꼭필요한약물이나알레르기질환의만성치료에서는큰역할을하지못함. 알레르기면역치료요법으로항원면역치료 (antigen immunotherapy) 와항-IgE 요법 (Anti-IgE therapy) 을들수있음. 최근에면역요법으로서단일클론항-IgE 항체를사용한치료법이사용되고있으며, 비용이나투여방법상에서한계가있어서제한적으로치료에이용되고있음 ( 표 8). 작금의사실들을종합할때근원적인원인물질을밝히기위해생체내새로운타겟의탐색이필요함. 또한새로운약리적 생화학적 면역학적접근을통해알레르기과정중에서특이적인단계를타겟팅하는약물개발은고부가가치의블루오션을창출할수있을것임. 이러한모든상황을고려하여본연구에서는단순한증상완화목적이아닌, 염증과면역반응간의작용기전에기초한신규타겟을발굴하고, 그기능을저해하는새로운물질 ( 천연펩타이드인 HRF-binding peptides) 을개발하고자하는것임. 본연구를통하여이들펩타이드계약물에대한물질특허및대량생산을위한합성플랫폼기반기술을확보함. 이러한목표를달성하기위해펩티도미메틱기술을이용하여보다나은효능과안전성을지닌글로벌펩타이드계신약을개발하고자함. 표 7. 대표적인항알레르기치료제들의작용기전및한계 작용기전 동향및한계 1. Glucocorticoid 현재천식의치료에가장효과적인치료제로새로운항염증약의 gold-standard 이며, 비만세포 mediator 생성을저해하는작용을하며, 현재아토피질환에가장효과적인치료제로모든아토피환자에고용량경구 corticosteroid 로조절이가능함. Chromatin remodeling 을통해서전사활성의변 용량및사용기간에비례하여부작용이발현되며, 매우효과가높은 glucocorticoid 를사용하거나장기사용시상처치료지연, 골다공증, 당뇨, 쿠싱신드롬, 녹내장, 근위축증을유발함. Glucocorticoid 를국소혹은피부투여시, 전신부작용을많이감소시키며, 부작용을

37 화를통해효과를나타내며, glucocorticoid 는세포내에특이적인수용체에결합하여핵으로들어가면 GRE (glucocorticoid response element) 에결합함. 결과적으로많은세포에서염증반응에관련된유전자의전사를촉진하거나저해하는방향으로효과가나타남. 염증유전자전사저해 : cytokine (IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-11, Il-13, TNF, GM-CSF), chemokine (IL-8, RANTES, MIP-1α, MCP-1, MCP-3, MCP-4, eotaxin), adhesion molecule (ICAM-1, VCAM-1, E-selectin), 염증효소 (inos, COX-2, cytoplasmic PLA 2), 수용체 (TLR) 줄이기위한선택적인 glucocorticoid 수용체효능약을개발연구중임. 장기간스테로이드사용은면역계의보호작용을억제하여감염의위험성을증가시킴. 부작용 : 위장관궤양, 간손상, 외형변화, 체중증가, 피부약화, 골다공증, 동맥경화유발. 2. Leukotriene antagonist Cysteinyl leukotriene (Cys-LTs) 는 5-LO (5-lipoxygenase) 경로에서아라키돈산에서생성된강력한염증유발인자로, 평활근수축및혈관투과도를증가시키며, 기관지천식에서기관지수축을유발하는물질로알려져있음. LT 은두개의다른수용체에작용하며, 현재사용하는 Cys-LT(1) 수용체에작용하는경쟁적인 antagonist (montelukast, zafirlukast, pranlukast) 가만성아토피질환의많은증상을완화시키며, 특히기관지천식및알레르기성비염에효과가큼. 이것은비아토피성운동 - 유발성및아스피린민감성천식에도효과적임. CysLT(1) 수용체 antagonist 는기도리모델링을감소시키거나회복시킬수있어서천식환자에서기도의구조적변화를예방하거나회복시키는것에관한연구가진행중임. 5-LO 저해제및 5-LO-activating protein inhibitor 가현재개발중에있음. 비만세포의탈과립을저해하지못하므로비만세포탈과립과정동안히스타민및 leukotriene 이함께분비되는다른매개물질이유발하는염증반응은억제하지못함. 3. Antihistamines 항히스타민제는알레르기치료에가장많이사용되는약물로, 세포의탈과립에의해생성되는자연적인염증매개물질인히스타민이그수용체를가지는세포에작용하는것을저해함. 최근개발된항히스타민제는 cetirizine, azelastine, loratadine 등이있는데, 사용량에서졸음이덜함. 이러한졸음없는항히스타민제는긴작용시간을가지므로환자가덜자주복용해도됨. 혈관의이완을저해함으로써알레르기증상을억제하는데, 초기개발된항히스타민제인 promethazine, chlorpheniramine 은평생동안사용해야하며졸음, 단기기억손실과같은부작용이나타남. 이는신경전달물질에대한비선택적인효과때문으로드물게심장부정맥을유발함. 이외에도 classical 항히스타민제는두통, 구갈, 시력약화등과같은부작용을동반함. 제 2 세대항히스타민제는두통, 구갈, 고의건조와같은일반적인부작용을나타내며, 성인의 10%, 어린이의 2-4% 에서졸음이나타나며, 드물게심박수증가및흉통을유발하기도함. 4. Cromones Sodium cromoglycate, nedocromil sodium 현재개발된알레르기약물중가장특이적인것으로일차적인작용기전은비만세포 mediator 분비조절에기반을두지만, 다른염증세포나감각신경, 비만세포에발현된 chloride channel 의특정타입에도영향을줌. Sodium cromoglycate 는비만세포의세포골격단백질인 moesin 을인산화하여탈과립을저해하는기전을나타냄. Cromone 을국소투여하면천식, 비염, 알레르기성결막염에효과적이나국소스테로이드제보다는효과가약하여약한질병에서만효과적으로사용됨

38 표 8. 알레르기질환치료를위한면역요법의원리및적용한계 구분항원면역치료 (Antigen immunotherapy) Anti-IgE 요법 (Anti-IgE therapy) 원리내용한계개발동향 항원에노출됨에따라항원에대한면역반응을변화시키고노출을조절하여 hyposensitization이나병리현상을감소시킴. 소량의항원을주사하기시작하여점차그양을증가시킴. 피하면역요법 : 특정항원에대한흡입알레르기 ( 알레르기성비염및천식 ) 에사용 설하및구강면역요법 : 흡입알레르기및음식알레르기에사용 면역요법에의한효과에대해정확한분자적기전은아직완전히밝혀지지않았으나, 보호작용을하는 IgG 항체의증가, IgE 항체의감소, 염증부위에효과기세포 ( 호산구, 호중성구, 호염기구 ) 의감소, mediator 분비감소, T H2 알레르기반응을억제하는조절 T세포의유도와연관됨. 알러젠의주사자체가약하거나, 일부심각한아나필락시스반응을유발할위험성이있음. 많은알러젠에알레르기를가진환자에서는면역요법이효과적이지않음. 알레르기질환의약물학적치료제개발로면역요법과위험대비치료적이익이더낮음. 설하면역요법의안전성및효능은아직도논란의여지가있음. 알러젠유래의펩타이드를사용한면역요법이나고유의알러젠구조에의한 IgE 의존성비만세포활성화를최소화하는 T세포에작용하는재조합알러젠백신의개발. Self-IgE 를중화시키는지속형자가항체를유도하는 IgE 백신의개발 : self-ige 의항체는 IgE 펩타이드기반백신으로유도할수있는데 IgE의증가나병리활성을저해할수있음. IgE에대한항체가순환하는 free IgE와결합함으로써제거하여, 천식이나알레르기성비염환자에게효과적이나음식알레르기환자치료에는보통사용안함. Omalizumab : Genetech에서개발하였으며 Novartis 및 Tanox에서상품화하여 Xolair 상품명으로임상사용에승인됨. 유일하게승인된 humanized anti-ige neutralizing Ab로알레르기성천식치료에주로사용되며알레르기민감성을감소시킬목적으로사용됨. Recombinant DNA-derived humanized IgGik monoclonal antibody로 human IgE에선택적으로결합하여 IgE와호염기구및비만세포표면의 FcεRI의상호작용을저해함. Omalizumab은고가로일반적으로사용되지는않으며, 치료타겟은심한천식환자및흡입용코르티코이드요법에반응하지않는환자에사용됨. 주사부위에서부작용은심하지않으나, 0.1% 빈도로아나필락시스가나타날수있음. Anti-IgE 항체의면역요법은효과가좋으나 IgE 에대한 mab의반감기가짧아서자주주사해야하며, 사용시매우고가라는단점이있음. IgE가원래기생충질환에서자연적인방어기전으로작용하므로기생충감염이많은환경에사는사람에게는보통권장하지않음. mab 치료시장기간효과및부작용에대한연구가더필요하며, IgE가암세포의면역시스템인식과정에서중요한역할을할것이라는연구가있으므로, IgE/receptor 상호작용을무분별하게저해하면문제점이생길수있음이제기됨. Xolair 치료를받은환자 (0.5%) 에서위약대조군 (0.2%) 대비다양한유형의 contracting malignancies ( 암 ) 의가능성이더증가하는것으로나타남

39 3. 펩티도미메틱의약품정의및개념 펩티도미메틱의약품 (peptidomimeic drugs) 이란, 천연펩타이드를펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 기술을이용하여천연펩타이드의활성을유지하며물성을개선하여만든약물을말함. 펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 는펩타이드모방체란뜻으로펩타이드가가지는생물학적활성을유지하며펩타이드가가지는단점인위장관및혈장에서의불안정성, 짧은반감기, 항원으로작용가능성, 낮은생체이용률 (bioavailability) 등을개선하여저분자화합물 (small molecule) 의특성을가지는화합물로전환하는기술을의미함. 인체내에서펩타이드는주로세포표면에있는특정수용체와선택적으로결합함으로써일련의세포신호전달물질이나 growth factor 분비를포함한모든생리과정을조절하기때문에, 1960년대부터치료물질로써펩타이드의사용이급속히증가하였음. 그러나임상 1상및 2상에서부작용이나타났었고, 낮은생체이용률때문에, 펩티도미메틱스가도입되었음. 펩타이드약물의단점 위장관및혈청에서 peptidase 에의한단백질분해때문에안정성이제한적임 ( 반감기가수분임 ) 분자량이크고특이적인운송시스템이없기때문에뇌혈관장벽을투과하거나장에서혈액으로잘운반되지않음 간이나신장으로빠르게배설됨 원래가지고있는유연성으로인해서타겟이외의다른분자들과상호작용하여, 부작용을유발할수있음 펩티도미메틱약물의장점 3차원적으로결정된구조로비표적수용체와의결합을최소화하며원하는수용체에서활성을증가시킴 아마이드결합을대체하거나소수성잔기를추가함으로써세포막을통한투과능력을향상시킴 Isosteres, retro-inverso peptides, cyclic peptides, 모두펩티다아제및다른효소에의한분해속도를감소시킴 펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 는펩타이드의일부가수분해에취약한아마이드결합 (amide bond) 을안정한작용기 (functional group) 로변환시킴으로써, 소화효소나대사효소의기질로작용하는펩타이드구조와다르게변형하여소화효소와대사효소가인식하지못하게하여생체내안정성을높임. 아마이드결합을대체할안정한작용기 (functional group) 로는알켄 (alkene), 케톤 (ketone), 아민 (amine), 싸이오아미드 (thioamide), 트리아졸 (triazole) 과같은 bio-isostere 가이용됨

40 또한, 펩타이드의중요한 residue 들을유지함으로써표적단백질과의상호작용에는영향을주지않도록하여생리학적활성을유지함. 현재의약품개발에는질병의진행에관련된생물학적활성단백질에특이적으로타겟팅할수있는방법이사용되며, 펩티도미메틱기술을이용함으로써이러한단백질을모방하는새로운화학물질들을보다효과가높고특이적이며안전한약물이되도록디자인하고합성할수있게됨. 표 9. Peptidomimetic chemistry Peptidomimetic chemistry 1. 아마이드결합대체하나이상의 amide bond 를 isostere surrogate 로대체하여 peptide stability 를증가시킴. - reduced peptide bond - azapeptide - retro-inverso peptide - peptoid 2. Unnatural amino acid 도입 D-amino acid, N-alkylated amino acid, α-substituted α-amino acid 등을도입함. 3. 골격의고리화 Proprietary building unit 을사용하여고리를형성함으로써, 아미노산잔기가변형되지않은 cyclic peptide 를형성함. 4. Scaffold mimetics Active conformation 에근거하여 amide scaffold 를 rigid template 로완전히변형함. 저분자화합물의특성을갖는 conformationally restricted analog 임

41 4. 펩티도미메틱의약품성공사례 펩타이드선도물질로부터펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 를이용하여치료제로개발한다양한예가보고되어있음. 가. Peptidomimetic angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitor: ACE는 angiotensin I에서 angiotensin II로의전환을촉매하고 angiotensin II와 aldosterone의생산을매개하여혈압을높임. 따라서 ACE inhibitor는혈압을낮추는고혈압치료제로사용될수있음. Squibb과 Merck는 ACE기질인 Aromatic-Ala-Pro 의 tripeptide를펩티도미메틱 (peptidomimetic) 기술을이용하여변형함. 이는고혈압치료제인 captopril, enalapril, enalaprilat, lisinopril 등의 ACE inhibitor 개발로이어짐. H N O N H Substrate O O N HS N N O CO 2 H N H O Captopril CO 2 H Enalapril O CO 2 H HO O N H Lisinopril O N NH 2 CO 2 H 그림 6. ACE inhibitor 나. Peptidomimetic HIV protease inhibitor: HIV-1 protease는에이즈 (AIDS) 의원인균인 HIV의복제, 번식, 전염성획득에필수적인단백질효소이며, HIV-1 protease inhibitor는에이즈 (AIDS) 치료제로사용될수있음. HIV-1 protease는대칭적구조를지니고, 포유류의 protease는비대칭적구조를지님. 이런구조적차이를이용하여 HIV-1 protease에선택적인약물을디자인함. Abbott는 HIV-1 protease 기질펩타이드의 -Phe-Pro-을모방하는펩티도미메틱 (peptidomimetic) 기술을이용하여 HIV protease inhibitor인 Ritonavir를개발함. 다. Peptidomimetic matrix metalloproteinases inhibitor: Matrix metalloproteinases 는 Zn 의존적효소로서관절염, 암, 심혈관질환, 뇌혈 액관문파괴, 피부및위궤양, 간경화등의질병에관여하는것으로알려져있음

42 이효소는 collagens, proteoglycan, 및당단백질등의구조단백질로구성된세포외기질 (extracellular matrix) 을분해하고재구성하는역할을하여세포분열, 이동, 분화, 신생혈관형성등에관여함. 세포외기질 (extracellular matrix) 단백질이이효소의기질이되며, glycine과 isoleucine 사이를가수분해하여자르는기능을수행함. 유방암과전립선암치료제로서경구투여가가능한약물로개발된 marimastat는 glycine과 isoleucine 사이의아마이드결합을 hydroxy group으로전환한 transition state isostere로개발되어임상 3상진행중에있음. H N O OH H 2 N O H N O N H Matrix metalloproteinases O O Peptidomimetics O O H H H HO N CH N N 3 N N N N H H H H OH O O Gly Ile Ala Marimastat 그림 7. Marimastat 2 절. 연구기획의필요성 1. 알레르기치료의현황및문제점 알레르기환자의경우, 알레르기유발물질과의접촉을피하는것이가장효과적이지만, 현실적으로어려움이따름. 알레르기를유발하는음식이나, 애완동물과의접촉을피하는것은상대적으로가능하지만, 먼지, 곰팡이, 화분, 일부음식을기피하는것은사실상어려움이따르기때문에치료제가필요함. 현재두가지치료적접근법이사용되고있으며, 이는면역요법및약물요법으로서, 면역요법은 sensitization phase에대해작용하는것이고, 약물요법은반응의급성및만성염증증상을감소시키는것임. 가. 면역요법 항원면역치료 (Antigen immunotherapy) 및항 -IgE 요법 (Anti-IgE therapy) 이있으 며, 최근면역요법은단일클론항 -IgE 항체를사용한치료법이사용되고있으며, 비용이나투여방법상에서한계가있어서제한적으로치료에이용되고있음

43 표 10. 알레르기치료의면역요법 구분원리내용한계개발동향 항원면역치료 (Antigen immunotherapy) 항원에노출됨에따라항원에대한 면역 반응을변화시키고노출을조절하여 hyposensitization 이나병리현상을감소시킴 소량의항원을주사하기시작하여점차 투여량을증가시킴 피하면역요법 : 특정항원에대한흡입 알레르기 ( 알레르기성비염및천식 ) 에사용 설하및구강면역요법 : 흡입알레르 기및음식알레르기에사용 면역요법에의해나타나는효과의정확 한분자적기전은아직완전히밝혀지지 않았으나, 현재까지는보호작용을하는 IgG 항체의증가, IgE 항체의감소, 염증 부위에효과기세포 ( 호산구, 호중성구, 호 염기구 ) 의감소. mediator 분비감소, T H2 알레르기반응을억제하는조절 T 세포의 유도와연관되는것으로알려져있음 알러젠의주사자체가약하거나, 일부 심각한아나필락시스반응을유발할위 험성이있음 많은알러젠에알레르기를가진환자에 서는면역요법이효과적이지않음 알레르기질환의약물학적치료제개발 로면역요법대비위험대비치료적이 익이더낮음 설하면역요법의안전성및효능은아직 도논란의여지가있음 알러젠 - 유래펩타이드를사용한면역요법 이나고유의알러젠구조에의한 IgE- 의존 성비만세포활성화를최소화하는 T 세포 에작용하는재조합알러젠백신의개발 Self-IgE 를중화시키는지속형자가항체 를유도하는 IgE 백신의개발 : self-ige 의항체는 IgE 펩타이드기반백신으로 유도할수있는데 IgE 의증가나병리활 성을저해할수있음 Anti-IgE 요법 (Anti-IgE therapy) IgE 에대한항체가순환하는 free IgE 와 결합하여제거하므로, 천식이나알레르기 성비염환자에효과적임. 음식알레르기환자치료에는일반적으 로사용안함 Omalizumab : Genetech 에서개발하였 으며 Novartis 및 Tanox 에서상품화하여 Xolair 상품명으로임상사용승인됨 유일한승인된 humanized anti-ige neutralizing Ab 로알레르기성천식치 료에주로사용되며알레르기민감성을 감소시킬목적으로사용됨 Recombinant DNA-derived humanized IgGik monoclonal antibody 로 human IgE 에선택적으로결합하여 IgE 와호염 기구및비만세포표면의 FcεRI 의상호 작용을저해함 Omalizumab 은고가로일반적으로사용 되지는않으며, 치료타겟은심한천식 환자및흡입용콜티코이드요법에반응 하지않는환자에사용됨 주사부위에서부작용은심하지않으 나, 0.1% 빈도로투여후아나필락시스 가나타날수있음 Anti-IgE 항체의면역요법은효과가좋으나 IgE 에대한 mab 의반감기가짧아자주주 사해야하며, 매우고가라는단점이있음 IgE 가원래기생충질환에서자연적인방 어기전으로작용하므로, 기생충감염이많 은환경에사는사람에게는권장하지않음 mab 치료시장기간효과및부작용에 대한연구가더필요함 IgE 가암세포의면역시스템인식과정에 서중요한역할을할것이라는연구가있 으므로, IgE/receptor 상호작용을무분별하 게저해하면문제점이생길수있음이제기됨 Xolair 치료를받은환자 (0.5%) 에서위약 대조군 (0.2%) 대비다양한유형의 contracting malignancies 가능성이증가함

44 나. 약물치료 알레르기치료에사용되는약물들로는, 항히스타민제, 콜티손, 하이드로콜티손, 에피네프린, 테오필린, 크로몰린이있음. 현재알레르기치료는특이성의부족, 제한적인효능, 독성때문에증상의부분적인해소만가능하며, 치료제대부분은비만세포관련한염증유발매개물질의제한적인일부만의생물학적활성을저해하거나막는데목적을두고있고, 세포의활성을저해하거나탈과립과정을막는것임. Anti-leukotriens, 항콜린성약물, 비충혈제거제및비만세포안정제들이가장많이사용되며, 이러한약물들은증상을완화하는데도움을주고알레르기의염증반응을완화시키며급성아나필락시스반응의회복에꼭필요한약물이긴하지만, 알레르기질환의만성치료에서는큰역할을하지못함. 현재약물치료는주로글루코콜티코이드가사용되며최근에는 leukotriene antagonist가사용됨. 고질적이거나중증의알레르기성천식에는흡입성콜티코스테로이드와 long-acting beta adrenoreceptor agonist 혹은 leukotriene antagonist 를병용투여함. 단일성분투약대비병용약물들의효과가매우유의하다고판단되고있음. Corticosteroid가아토피질환을조절하는데매우효과적이나, 고용량투여시에나타나는전신부작용때문에새로운약물학적접근을통해알레르기반응과정중의특이적인단계를타게팅하는약물을개발하는것이필요함. 천식및다른알레르기질환에서펩티도미메틱의약품이성공적으로개발된다면이약물역시치료시의병용투여로이용될가능성도있음 ( 표 7 참조 ). 2. 신규작용기전에의한알레르기치료제개발의필요성 상기언급한바와같이현재알레르기치료는완치를목표로하는것이아니라유발인자를피하고적절한대증요법을통해증상을완화시키는방법으로접근하고있으며, 이이외에치료법은없음. 아토피성피부염에대해서는스테로이드제제, 항히스타민제, 항생제등과같은약물요법이주를이루고있으나, 스테로이드계약물들은소염작용은강력하나장기가면역억제작용을유발하면, 전신호르몬이상, 중독성, 피부약화등과같은부작용이유발될수있음. 항히스타민제는비만세포에서히스타민이유리되지못하도록하는효과가있으나,

45 장기복용시, 불면, 불안, 식욕감퇴등의부작용을유발할수있음. 현재알레르기치료제개발에대한많은연구들이진행되어왔으며, 근원적인원인물질을밝히기위해서는생체내새로운타겟의탐색이필요하였음. 본연구실에서는세계최초로밝혀낸 HRF의알레르기발병기전을바탕으로, HRF에결합하여기능을저해하는항알레르기성 7-mer 펩타이드 (HBP2: HRF-binding peptide 2) 를유효물질로개발하였으며, 펩티도미메틱스를이용하여이유효물질에서 4-mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 을화보하였음. 본연구기획에서는이미확보된 4-mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 을기반으로펩티도미메틱기술을이용하여신규작용기전의항알레르기활성을지닌펩티도미메틱의약품을합성하고최적화하여임상후보물질을도출하고, 이물질을치료제로개발하기위한포뮬레이션및제형기술을확립하며, 또한이물질의작용기전을규명하여, 효과가높고, 특이적이며, 안전한글로벌신약을개발할수있는체계를구축하고자함. 3. 펩티도미메틱의약품개발기술구축의필요성 Post-genome 시대인 21세기는생물학적패러다임의급격한변화와발전이이루어지고있으며, 제약산업도이러한추세를반영하여그시장규모가크게확대되면서앞으로의성장가능성도매우클것으로여겨지고있음. 2011년 5월에발표된 IMS의글로벌의약품사용전망보고서 (The Global Use of Medicines: Outlook Through 2015) 에따르면세계제약산업시장은 2005년에 6,050억달러, 2010년에 8,560억달러수준이었고, 2015년에는 1조 1000억달러수준이될것으로전망되었음. 특히, 2010년도에 110억달러수준이었던국내제약산업시장은 2015년도에는 억달러에도달할것으로예측됨. 바이오신약과유전자기반신약의증가는단백질과펩타이드를약물로활용하는빈도의증가로이어지며, 이는펩타이드기반약물의수요증가로이어짐. 단백질과펩타이드에대한수요가급증함에비해단백질가수분해로인한짧은활성유지기간및낮은생체이용률등의단점은단백질과펩타이드를약물로이용하는것을제한하고있는실정임. 따라서, 펩타이드를그생물학적활성을유지하면서안정성이증대된펩타이드유사물질로전환할수있는기술의개발이절실히요구됨. 현재까지개발된펩티도미메틱기술은상당히제한적이며초보단계에머물고있음. 펩타이드를안정성이증대된저분자화합물로바꿀수있는기술이확보된다면이는다양한선도물질펩타이드를저분자화합물로전환할수있으므로세계

46 적인원천기술선점효과가있음. 유전체학, 단백질체학, 생물정학등생명기술의발달에따라의약작용점발견이증가하고, 이와상호작용하는펩타이드선도물질도출확률이급격하게증가하고있는현실에서펩티도미메틱에기초한약물개발기술분야는글로벌신약개발에큰잠재력을가지는분야임. 따라서, 본연구기획에서는확보된펩타이드선도물질을안정성이증대된화합물로바꾸기위한고체상또는액체상펩티도미메틱라이브러리합성법개발하고, 합성라이브러리를구축하여확보된화합물의효능시험및안정성시험, 흡수, 분포, 대사, 배설연구, 독성연구를수행하고, 물리화학적성질규명, 제제화연구, 및제형개발을기획하고자함. 본연구기획의구성 항알레르기펩티도미메틱의약품의개발을위하여본연구기획은임상후보 물질의합성, 제형화, 효능평가를포함하는세부과제로구성함으로써, 각세 부연구팀의유기적이고효율적인연구참여가가능함 구분 제 1 세부제 2 세부제 3 세부 세부 항알레르기펩티도미메틱의약품의 최적포뮬레이션구축을통한항알레르 항알레르기펩티도미메틱의약품개발을 과제 합성및임상후보물질의도출 기펩티도미메틱의약품의제형화연구 위한효능평가기술개발 세부 목표 신규작용기전의항알레르기활성을지닌펩티도미메틱의약품의합성및최적화로임상후보물질의도출 도출된항알레르기펩티도미메틱후보물질을의약품으로개발하기위한포뮬레이션및제형개발기술의확립 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능검증체계를확립하여안전성과유효성이확립된임상후보물질도출 총괄 목표 신규작용기전의항알레르기펩티도미메틱의약품개발

47 2 장. 후보과제분석 1 절. 기술성분석 1. 정의 본기술은항알레르기효과를가진신규한펩티도미메틱치료제임상후보물질개발기술로서, 보다상세하게는글로벌경쟁력을가질수있는신규천식-알레르기타겟인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱전임상후보물질개발기술임. 본기술의용어 펩티도미메틱 이란, 생체에서생리활성에관여하는펩타이드 (bioactive peptide) 의곁가지사슬이나골격구조를변형시킨펩타이드모방체를일컫는것으로, 펩타이드구조에여러가지화학조작을가한펩타이드모방체인펩티도미메틱은펩타이드보다향상된대사안정성과생리활성을가짐. 따라서현재의약품개발에매우중요한물질로서각광받고있으며, 펩티도미메틱화합물을이용한단백질모방체연구및이를이용한질병치료및의약품개발연구가활발히진행되고있음. 2. 국내외기술동향 < 알레르기치료제의기술분류 > 구분기술개발세부기술 능동적치료법 수동적치료법 치료용백신 면역조절제 치료용항체 바이러스질환치료용 DNA 백신제조기술개발박테리아감염질환치료용 DNA 백신제조기술개발암치료용 DNA 백신제조기술개발고효능에피톱이용치료백신제조기술개발수용체활용면역조절제제조기술개발개량형사이토카인제조기술개발신규사이토카인제조기술개발암치료용항체제조기술개발자가면역질환치료용항체제조기술개발감염질환치료용항체제조기술개발 ( 출처 : 알레르기치료제, KISTI, 2009)

48 가. 국내기술동향 바이오의약품은질병의치료제로서뿐만아니라예방을위한백신분야에서도활발히이용됨. 종전의백신은약독화시키거나죽은병원균을사용하는것이어서많은위험성을가지고있었던것에비하여펩타이드나 DNA는안전하며부작용이적고제조경비가절감될수있음. 국내에서는 1980년대개발된유전자재조합기술, 세포배양기술을토대로발전한사이토카인류등의생체내단백질생산과항염증및알레르기치료제로서천연물유래성분개발이활발한실정임. 생명공학기술을이용한생체내단백질의대량생산기술은 90년대부터선진국의모방제품을대상으로생산되기시작하였으며, 인터페론, 조혈촉진제, EPO, 사람성장호르몬등이그대표적인의약품이라고할수있음. 국내제조사에의해만들어진이들모방제품들은물질특허가인정되지않는제 3세계로수출되어많은외화획득을하고있으며, 국내에서개발중인펩타이드성약물의중요한부류는두가지로항체와백신을들수있으며, 현재펩타이드의약품중에서백신이차지하는비율은약 10% 미만으로작은부분을차지하고있으나앞으로의백신개발에적극활용될것으로기대되고, 국내에서는특히암, 알레르기성질환, 자가면역질환등종전에백신의개발이어려웠던분야에펩타이드를이용한백신의개발이활발한실정임. 펩타이드나 DNA의생체이용률을높이는방법으로생체내에서오랜기간서서히일정한양으로방출되는제형또는전달시스템의개발이활발히진행중이며, 국내제약업체의경우, 펩타이드의약품인면역억제제사이클로스포린의마이크로에멀젼제제에대한기술개발로거액의로열티를받고외국에특허권이이전된사례가있음. 현재국내치료용펩타이드제개발을위한연구개발수준과수행능력은최근향상되어있는데특히유전자재조합기술, 세포분리및성장과분화기술, 면역조절제를이용한백신개발기술등기반기술이어느정도확보되어있는상태이며, 펩티도믹스기반기술에대한연구가진행중임. 생체내의유용펩타이드소재에대한체계적인연구는진행된바없으나, 이에사용될수있는합성펩타이드라이브러리 (library) 제조와펩타이드합성및분석기술, 생체조직및시료로부터펩타이드의분리 / 정제, 펩티돔라이브러리구성기술, 미량단백질 / 펩타이드질량분석기술, 펩티도미메틱스기술 ( 펩타이드구조유사체디자인 / 합성을통한활성최적화기술 ) 및구조기반의신약디자인기술 (Structure-based drug design), 고효율생리활성분석기술 (HTS), 특정리간드의

49 작용기작및질병연관성규명분야기술에대한기술력을확보하고있음. 그러나대량세포배양기술, 정제, 제제화등전체공정을수행할수있는생산기술의축적이필요한실정이고, 생산기술중미생물개량및발효기술은선진국수준이나분리정제기술및신물질탐색기술, 개발된신물질에대한안전성평가기술등의생물공정기술및하부기반기술이낙후되어있음. 따라서기반기술은계속적으로확보하고, 타겟발굴등핵심원천기술에대한지식재산권을확보하며, 이를제제화하기위한공동개발, 시장분점, 크로스라이센싱등의적절한개발한개발전략의수립이필요한실정임. 항알레르기치료제개발의전반적인추세는, 기초분자생물학을통해얻어지는알레르기발생기전연구결과를치료에응용하는방향으로나타나고있는데, 예를들어 NF-kB 라고하는전사조절인자를타겟으로한다든가, 혹은활성산소 (ROS) 나 Ca 2+ 를타겟으로하여그들을조절할수있는물질을개발하는것등이좋은예임. 알레르기반응과정에서중요한역할을한다고알려져있는물질인 HRF (Histamine releasing factor) 의알레르기작용기전을밝히고히스타민의유출을막기위해서는 ROS와 Ca 2+ 농도를낮추거나면역글로블린의레벨을조절하는것이또다른방법이될수있다는것을밝혀졌음. HRF는정상인에서는세포내에존재하는단백질이지만알레르기환자인경우혈장에서많이검출이되는점으로미루어알러젠에의해서 HRF가세포밖으로분비되며, 이렇게혈장으로분비된 HRF는 basophil을자극해서히스타민, IL-4, IL-13을유리촉진시킴으로서알레르기성비염, 천식및아토피성피부염과같은후기반응알레르기질환을일으키고, 이러한배경으로볼때 HRF의 basophil에대한작용기전을겨냥한알레르기제어기술은후기반응알레르기질환의예방, 진단, 및치료에응용될최적의전략기술이될것임. 이에따라국내연구팀은 HRF에결합하여히스타민분비를저해하는약물을연구하던중항알레르기효과를갖는펩타이드를확인했으며, 현재작용기전과관련심층적인연구를하고있는중임. 또한이미효력이입증된이들펩타이드를선도물질 (lead compound) 로펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 를이용하여부작용은최소화하고약효가극대화된펩티도미메틱치료제 (P466) 를확보하였음. 따라서항알레르기펩티도미메틱치료제를차세대글로벌신약으로개발하고자함

50 < 국내업체별알레르기치료제기술개발현황 > 업체 개발현황 한국유씨비 Zyrtec( 항히스타민제 ) 한독약품부광약품보령제약삼아약품영진약품유한양행삼진제약 Allegra( 항히스타민제 ) 에포감캅셀 ( 달맞이꽃종자에서추출정제된리놀렌산 ), Dermatop Primalan, Azeptin Ebastel Atock Ploken Phemiramine, Banbec, Bricanyl, 클라리딘 Actfed 나. 해외기술동향 미국및유럽국가를중심으로한선진국에서단일클론항체생산기술, DNA 재조합기술, 대량세포배양기술, 단백질합성기술등생명공학기술이발전하면서항알레르기치료제를포함한면역조절제에대한관심이높아지고있으며새로운기술을이용한여러가지면역조절제의개발이계속적으로이루어지고있음. 유전자재조합기술을이용한다양한사이토카인물질 (TNF, 인터페론, 인터루킨, TGF 등 ) 이순도높게대량생산되고있고, 미생물의병원성만을제거한백신이개발되었으며, 세포배양기술및단백질합성기술의발전이면역조절제의대량생산을가능하게하였음. 실제로인터페론, 인터루킨, EPO, G-CSF 등의사이토카인류가상업화된대표적인면역조절제이며, 미생물에서유래된다당체및해양자원을포함함천연물로부터추출한생리활성물질이면역보조제로개발되어이를이용한면역증강제및백신이개발되고있음. 유용펩타이드리간드발굴에대한연구개발은주로거대제약회사를중심으로신약개발타겟으로의유용도가높은 GPCR (G protein-coupled receptor) 에대한저분자화합물형태의신약을개발하는데에초점을맞추어진행되고있으며, 최근에생명공학벤처기업과연구소를중심으로펩티돔차원에서의분석을통해유용바이오소재를찾고자하는펩티도믹스 (Peptidomics) 접근방법이시도중임. 특정조직-시료에존재하는펩타이드의구조분석, 사람및동물의조직과체액의펩타이드의구조적인패턴을분석하기위한시도가최근독일의 BioVision 사와스웨덴의 Karolinska 연구소의연구진에의해진행되고있음. 발현단백질체학 (Expression

51 Proteomics) 에서다양한조건에서의단백질체에대한비교분석을통하여기초연구및신약개발에유용한단백질발굴을추진하는것과마찬가지로, 질병진단을위한마커의개발에초점을맞추어소량의시료로부터얻어진펩타이드의정성적인패턴과정량분석을위한방법을개발하고최적화하는작업이수행되고있음. 또한유용펩타이드리간드의정보처리, 저장및분석을위하여독일 BioVision사의 The Differential Peptide Display Project 는인체의질병과연관된펩타이드의 fingerprint 이미지를분석하는것을목적으로, 특정질병을앓고있는환자와건강한사람의혈액등에서추출한펩타이드패턴에대한데이터분석을통해질병에대한분석과그치료제에대한연구가이루어지고있음. 01년 PAA (poly-n-acylated amine backbone) 을기본으로하여다양한작용기를치환한 T 세포의펩티도미메틱들을이용하여생물학적활성이있는물질을스크리닝하고 in vitro와 in vivo에서실제로 cytotoxic T 세포면역반응을일으키는것이보고되었다. 또한알레르기질환을타겟으로한펩티도미메틱치료제연구도활발히이루어지고있음. 미국의휴먼게놈사이언시즈 (HGS) 사는새로만들어진 Met-Ckb7" 이란미분자가알레르기야기하는혈액세포의운동을방해한다는사실을발견하여이미분자가약품으로개발될수있는지를연구중으로이약이상용화되면각종알레르기반응들을원천예방할수있을것으로기대되고있음. 일본히로사키대학및오사카대학연구진은아토피성피부염이염증반응을일으키는유전자군을조절하는단백질의하나인 NF-kB가면역세포의특정유전자와결합하여염증성물질을만들어발현된다는것에착안하여 NF-kB가결합하는유전자와유사한인공 DNA를투여하여인공 DNA와 NF-kB의작용을억제하게한염증치료제를개발하여임상에서유효성을확인한바있음. 스위스노바티스사는아스코마이신의유도체일종으로, 염증을유발하는사이토카인의방출을선택적으로억제하는기전을가진항염증치료제를개발하여시판할예정에있음. 새로운알레르기성천식치료제의대표적인예로, Xolair 는제네테크 (Genentech) 제약회사에개발한것으로, 한달에 1~2번주사제로투여되는실험실에서제조된단일클론항체 (monoclonal antibody) 임. 이는 IgE에결합함으로써천식과알레르기의주된원인인화학물질방출을방지하는역할을함

52 < 제네테크社의 Xolair> 이제품은현재시판되는천식치료제와는달리알레르기성천식시작전에증상의발현자체를방지한다는면에서작용기전이다르고, Xolair는제네테크, 스위스의노바티스 (Novartis) 와타녹스 (Tanox) 의공동연구에의해서개발중에있음. 만약이새로운치료제가공인되면 Xolair (omalizumab) 는알레르기성천식치료제로서는처음으로공인되는생물학적의약품 (biological product) 이될것임. 이러한해외에서의기술개발동향은기존기술의임상적적용가능성연구, 즉펩타이드의일차구조를변환시킨유사체및조혈작용조절에대한사이토카인등의임상적적용을위한기술개발과펩타이드를포함한치료용단백질의새로운약물전달기술개발, 특허보호등의방법으로기존의개발제품을차별화하여시장위치를강화하려는방향으로전개되고있음. 향후유전체학이나유전학을기초로한약물전달기반기술의개발이치료용단백질기술을주도해나갈핵심요소로자리잡고있음. < 해외업체별알레르기치료제기술개발현황 > 업체 GlaxoSmithKline Ube UCB Sepracor Almirall Organon Boehringer Ingelheim Aventis Janssen Cilag Schering Plough Pharmacia Sanofi-Synthelabo Kyowa Hakko Wakamoto Taiho 개발현황 Acrivastine, Acrivastine + pseudoephedrine 복합체, Dermobate, ventolin, Flonase(Filixonase) Beppotastine Cetirizine Desloratadine Ebastine Emedastine Epinastine, Berotec, Alesion Terfenadine, Fexofenadine +pseudoephedrine 복합체, Allegra (Telfast) Levocabastine Loratadine, Clarityne Misoprostol Mizolastine Olopatadine Actitazanolast Sulatast Tosilate

53 3. 후보과제기술분석 가. 기술적중요도 알레르기치료제의시장확대에따른수요도증가 : 문명의발달과그에따른환경오염및인구이동의가속화로인하여알레르기증상을보이는환자가미국과선진국을중심으로크게증가하고있어알레르기치료제기술개발이중요하며, 따라서향후알레르기치료제의시장이매우빠른속도로증가할것으로예측됨. 국내의경우또한알레르기환자가해마다증가하고있으며, 09년전체인구의 10% 를기록함. 02년부터 08년까지알레르기환자는 302만명에서 495만명으로 1.6배급증하였으며, 연령별로는 10세미만이 21% 로가장많았고, 10대와 30 대가각각 16%, 40대가 14% 등의순으로나타났음. 이를바탕으로알레르기치료제시장은매년약 15% 씩성장하여 10년 920억원, 11년 1,000억원을돌파하여 12년에는약 1,200억원으로증가할전망이며, 이에신규한알레르기치료제기술개발은매우중요함. 신약개발의응용성 : 펩타이드모방체연구는새로운소재개발과의약품개발에활용될수있음. 즉, 생체내여러활성과밀접한관계가있는단백질구조를우리가원하는구조의단백질을합성함으로써, 신약개발단계에서매우중요한역할을할것으로예상됨. 이들모방연구들은이성에의한합리적인의약품개발에매우중요한역할을할수있음이증명되고있기때문에향후체내에서오랫동안농도가유지되고약효가증대된새로운개념의합성약개발에모방펩타이드인펩티도미메틱연구가중요할것으로판단됨. 새로운타겟을가지는항알레르기펩티도미메틱치료제개발성공시기술수출로의이익이최소 1억달러이상의기술료수입예상되며, 원료및완제품수출로는년간수천만달러로예상됨. 바이오의약품의원료가될유용한유전자또는펩타이드를탐색하기위하여모든국가는치열한경쟁에이미들어가있으며그속도는가속화될전망이고, 유전체 (genome) 를분석하는제노믹스 (gemomics) 와구별하여프로테오믹스 (proteomics) 는유전체정보와생체의단백질과의상호연관성을확립하고자하는시도인데주요한생체기능을찾는결정적인단서를제공하여줄것으로기대되고있음. 이과정에서얻어지는유용한펩타이드로부터특허권을확보하고독점적인권한을향유하고자세계적인제약회사들이막대한연구비를쏟아붓고있어, 선진국은생물산업을국가의전력사업으로선정하여막대한예산을투여하여적극육성하고있음

54 나. 기술적시급성 현대문명의발달과더불어각종알러젠 ( 항원 ) 에노출될기회가많아지면서알레르기증상을호소하는환자가급증하고있음. 알레르기환자는선진화된국가일수록그정도가심한것으로파악되고있는데, 현재미국인구의약 20% 가알레르기증상으로고통을받고있는것으로추정되고있으며, 90년도의통계자료에의하면알레르기치료에사용되는직접의료비용이 36억달러에이르는것으로추산되고있음. 우리나라의경우도정확한통계자료는없으나매년그환자수가증가하고있고, 특히소아환자의수가급증하고있는것으로알려져있고, 이러한이유로인해국내외유수의제약회사나연구기관등에서알레르기질환에의한경제적 / 생리적 / 심리적부담을경감시킬수있는원인적치료제개발에많은재원을투자하고있으나아직까지근원적치료제개발에는미치지못하고있어서알레르기치료제개발을위한다양한기술개발및연구가시급한실정임. 다. 기술적파급효과 펩티도미메틱을이용해개선된성질및효능을가지는펩타이드모방체를대량생산함으로써가격경쟁력이뛰어난의약품을개발, 1 전임상및임상과정에서의기술수출가능성극대화 2 펩타이드원료의경제적생산으로의약품원료로수출기대 3 완제품수출에의한부가가치극대화순으로실질적인성공가능성을높일수있을것임. 대부분약품의적응증이천식이나알레르기성비염과같은알레르기질환에만국한된것이아니라, 유사한증상을보이는다른질환도포함되는특성이있으므로, 항알레르기의새로운타겟의약물개발시, 적응증의확대로유사증상의치료에도사용가능하고, 의약품신소재개발에중요한역할을함으로써, 경제적인파급효과가매우클것으로예상됨. 새로운타겟을가지는천식및알레르기치료제의개발은기술수출, 원료및완제품수출이가능함으로써경제적산업적파급효과또한매우크다고판단됨. 라. 기술성숙정도및 TRL 펩티도미메틱치료제분야의국내자체기술력향상을통해제약산업의전반적인연구기술기반강화와국제경쟁력제고를성공적으로이룰수있음. 알레르기치료에있어많은치료법들이현재까지개발되었으며또현재연구중에있고, 알레르기비염의치료는크게회피요법, 약물치료, 면역치료로나눌수있음. 회피요법은가장안전한치료방법이지만만족할만한결과를얻기에역부족이고, 약물요법이기본적인치료방법으로스타민제와스테로이드비내주입이뛰어난효과를보이고있어비교적부작용없이알레르기비염을조절하는치료법으로쓰

55 이고있지만, 질병의면역학적인기전을되돌리는근본치료법이라기보다는증상을완화하는방법임. 현재사용되는면역치료는항원을피하주사하여항원에대한면역관용 (immunologic tolerance) 을유도하는근본치료법이지만, 수년간의치료기간과고비용, 주사로주입해야하고또한증상개선율은높지않은데비해심각한부작용인아나필락시스 (anaphylaxis) 를유발할수있다는단점이있지만, 약물치료와는달리면역치료는장기간의관해 (cure) 를유지할수있어, 면역치료의부작용을줄이고효율을높이기위해많은연구가진행되고있음. (1) 항알레르기면역치료기술 면역요법은 1911년 Noon 등에의해서처음으로시도된이후여러가지알레르기질환에서치료법으로이용되고있음. 최근들어 IgE-mediated immune reaction 에대한정보의축적과, 특이항원의동정, 그리고알레르겐추출물의표준화에의해면역요법의기전에대한연구가많이진행되면서면역요법에대한지식이많이축적되었음. 고식적인면역요법은그임상효과가입증되었지만국소및전신부작용의위험이있고장기간의치료기간이필요하며, 치료종료후재발의문제, 피하주사에따르는불편함등의제한이따르며, 이러한문제점들을극복하고좀더효율적이고, 편하고, 안전한면역요법에대한연구가이루어지고있음. 또한경구투여, 설하투여, 비내투여의치료효과및안전성에대한연구가진행되고있고, 면역능은있지만알레르기증상을유발하지는않는생합성펩타이드를이용한면역요법에대한연구가이루어지고있음. 알레르겐면역요법은알레르기질환을근본적으로치료할수있는유일한치료방법으로알레르겐면역요법의부작용을줄이고효과를극대화하기위한많은연구가진행되고있으며, 알레르기질환의면역반응기전을표적으로하는다방면의면역조절치료법 (immunomodulatory treatment) 이연구되고있으며, 이방법들이임상에도입되기위해서는효능과안정성을입증하기위한다단계연구가필요한실정임. (2) Recombinant peptide 최근유전자재조합기술을응용하여알레르겐재조합을위한시도가이루어지고있으며, 알레르겐이 encoding 된 DNA를 template로 bacteria, yeast 등의숙주세포에이식하여유전자재조합알레르겐을제조할수있음. 현재 birch pollen (Bet v 1), recombinant Der f2 등이개발되어거의임상사용단계에와있으며, 이러한재조합알레르겐은아나필락시스같은전신성부작용을줄이고, 고농도의알레르겐을부작용없이횟수를줄여투여할수있는장점

56 이있는반면, 일반적인자연산알레르겐과구조적으로차이가있어자연산알레르겐에비해효과가적을수도있어주의를요함. 또한, 이를응용하여 T cell epitope만을재조합하고, B cell epitope를제거하거나, point mutation 시키는방법이가능하게되었고, 최근 mugwort pollen의 T cell epitope를이용한알레르겐특이면역치료가알레르기환자에서시도되어효과가입증된보고가있음. (3) DNA vaccine 알레르겐단백을 encoding한 plasmid DNA (pdna) 를주사하는방법이연구되고있는데, DNA 백신의경우알레르겐의 cdna sequence를플라즈미드에이입한후, 이를생체내로주사하여 cdna가숙주의염색체에들어가서숙주세포내로알레르겐펩타이드를생성하게됨. 이들은외부에서들어온알레르겐과는달리 MHC class I molecule을통해 CD8+ T 림프구에전달되어면역반응의억제가유도됨. DNA 백신은단백질에비해자주주사할필요가없고강력한 Th1 response를일으키는장점이있으나아직인체에서실행한보고는없음. <CPG DNA 의신호전달과정 > (4) Adjuvant 저용량의알레르겐으로부작용을최소화하면서면역원성을향상시키기위해 adjuvant 를사용할수있으며, 최근몇가지새로운 adjuvant 가개발연구되고있음. Immunostimulatory DNA sequence (ISS) 가갖고있는 CpG motifs는강력한 Th1 response를유도하며, 최근에는이를바탕으로 CpG와항원을결합시킨 conjugate protein을이용한면역치료에대한연구가활발히진행되고있고일부상용화된제품도나오고있음. ISS가항원제공세포를 TLR9를통해서자극하면

57 IL-12형성이증가되어 Th0 cell을 Th1 cell로분화시키는특징이있음. 특히알레르겐과 ISS를같이결합하여주입시키면같은항원제공세포에작용하여 Th1 반응이더욱강하게나타남. 최근에 Amb a1-iss-odn conjugate (AIC) 를이용한 phase I, II 임상실험에서알레르기비염환자에서 AIC를이용한면역치료를한결과는 Amb a1에대한 IgE 항체역가는음성대조군과비슷하고, IgG 항체역가는 1년간알레르겐으로면역요법을시행할양성대조군과비슷하여안전하고효과적인결과를보고한바있음. 또한 Amb a1-iss-odn conjugate를이용한 phase I 임상실험에서 Th1 반응을안전하게장기간유도됨이보고되었고, 이연구의제한사항으로는 ISS와결합시킨알레르겐이하나뿐이라해당알레르겐에대한알레르기반응은감소하지만다른알레르겐에대한알레르기반응을억제하지는못할것임. 현재까지밝혀진연구결과에따르면 ISS-allergen conjugate를이용한면역요법이 ISS와알레르겐을단순혼합하여면역요법을시행하였을때보다효과적이지만, ISS와다수의알레르겐을동시에혼합하여면역요법을시행하는경우의효과에대한연구는없는실정임. 그리고 ISS 단독투여의경우에는이에따른부작용이있어서사용의제한적이기때문에여러가지항원에감작된경우에 ISS와단일항원의 conjugate가효과를보일수있는지에대한실험은흥미있을것으로판단됨. (5) 새로운면역치료제 (immunomodulatory treatment) 알레르기질환의면역학적기전이밝혀짐에따라이를표적으로하는면역치료가연구되고있으며, 항 IgE 항체를이용한알레르기질환의치료가임상적으로효능이입증되기시작하고있는데, 항 IgE 항체의작용기전은혈청내 free form의 IgE와결합하여이를유의하게감소시키고비만세포나호염기구표면에 IgE가결합하는것을방해함. 항 IgE 항체를알레르기비염환자에투여하면 DC1, DC2, 호염기구에서의 Fcε RI 발현이현저히억제되었고, 이는혈중유리 IgE 농도의감소와연관되었음을보고되었음. 이런효과는투여후일주일이내에나타남이관찰되었으며, 알레르기비염환자에서항 IgE 항체치료를통해증상의호전과함께혈중과비강조직내에서호산구가유의하게감소하며이는혈중유리 IgE의농도와연관됨이보고되었음. 이를활용하여 rapid rush schedule을적용한면역요법을시행할때에 anti IgE monoclonal Ab (omalizumab) 를전처리함으로써전신적부작용의발생을줄일수있을것으로판단되며, 또한중증천식환자와같은면역요법의금기증이있는경우에서 omalizumab를전처치하였을때, 면역요법을안전하게시행할수있을것인가에대한연구가이루어져야함

58 <CPG DNA 의면역조절효과 > (6) T 림프구를목표로하는치료법 T 림프구를표적으로하는여러면역치료가시도되고있는데, 항 CD11a항체, 수용성 IL-4 수용체, 항 IL-5 항체를이용한치료는환자를대상으로한임상연구가시도된바있으나장기적효과나안정성이대한좀더많은연구가필요한실정임. (7) 기타 마우스를이용한동물모델에서바이러스벡터를이용하여호박에진드기항원을이식하여재조합알레르겐백신 (recombinant allergen vaccine) 을경구투여함으로써특이 IgE항체의감소와기도염증반응의감소를보고하여유전자재조합을이용한고농도알레르겐식이요법을통한알레르기비염의치료의새로운가능성을제시하였음. 현재본기술과관련선진국기술수준이개념정립및연구결과발표단계에있으므로본과제추진을통해세계적원천기술확보및기술성숙의계기가될것으로판단됨. 아직세계시장에나와있는기존제품이없는기술로세계신규시장개척요소가강함. 따라서선제적인연구및시제품제작을통해신규시장진압을위한활로를모색함이바람직함. 현재유전자공학에의한제조변형기술및관련의약품에관한특허가전체출원의 44%, 신규펩타이드또는단백질의구조와기능을해명한물질특허및관련의약품출원이전체의 32%, 단백질또는펩타이드를함유한의약품및관

59 련제제화기술에관한특허가 16%, 백신에관련한특허가전체의 7%, 그리고 유전자치료제기술에관한특허가전체의 1% 를차지함. 마. 기술개발및사업화성공가능성 < 항알레르기펩티도미메틱치료제기술개발로드맵 > 본기술의항알레르기치료를위한펩티도미메틱개발기술은새로운의약품개발가능성을보여주는기술개발이므로, 앞으로이펩티도미메틱치료제개발기술분야의연구결과들이미래산업에미칠파장은매우크다할수있음. 따라서현재초보단계에머물러있는우리나라에서도이분야에관심을가질필요가있으며, 알레르기치료를위한보다다양한펩티도미메틱화합물의합성방법과구조의특성, 그리고모방체를만드는규칙들을체계적으로조사하고관련기술을습득한다면, 다양한응용연구를수행할수있을것으로판단되며, 특히신약후보물질발굴에유용할것으로판단됨

60 또한펩티도미메틱화합물을이용한치료제연구는여러학문들이연계해있는데, 구조특성연구는분광학과이론화학이, 합성은유기화학과관련이있고, 여러생명현상을다루기때문에생화학과연관되어있으며, 의약품개발과신소재개발과연계가있어의약화학이나재료공학과연관지을수있으므로, 이펩티도미메틱의연구로인해다양한분야의기술또한함께발달할수있음. 게다가이러한펩티도미메틱기술이항알레르기치료에사용됨으로써, 원인적치료가가능한알레르기치료제개발로국내뿐만아니라해외에서의시장개척도가능하고, 이개발로인해상당히긍정적인파급효과를불러올것으로예상됨. 그러나이러한제품의개발을위해서는막대한개발자금과시간이필요하며, 다양한학문배경을가진연구자들간의긴밀한협조가필요하며, 또한무엇보다도원천적인기술에대한특허권의확보가국가의경쟁력이됨을상기하고, 산업적 / 경제적잠재력을가진펩티도미메틱치료제및바이오의약품개발에더욱주력해야함. 2 절. 시장성분석 환경유해인자에의해질환이발생하는것을환경성질환 (Environment disease, Environmental related disease 등 ) 이라고하며, 국내국민건강보험공단에서는 08년도부터환경성질환으로알레르기비염, 아토피피부염, 천식 3개로분류하고있음. 본과제의기술인알레르기치료제는 3개질환모두에적용이가능하므로이를기반으로하여시장규모, 매출액, 시장점유율을추정하고자함. < 연도별인구 1 만명당주요환경성질환자추이 > ( 단위 : 명 / 인구 1 만명, 출처 : 국민건강관리공단, 2010)

61 2002년부터 2009년까지알레르기비염, 아토피피부염, 천식을주상병으로진료를받은환자를분석한결과, 알레르기비염진료환자수는지속적으로증가하고있고, 아토피피부염와천식은 2008년에이어 2009년에도전년에비해진료환자수가증가율이다소감소하는경향을보임. 2009년을기준으로알레르기비염환자의수는전년대비 12.1% 의증가율을보였고, 아토피피부염은전년대비 -7.6%, 천식은 -3.9% 의증가율을보인것으로나타났으나, 상기의통계자료는병원에입원한환자를기준으로수집된정보이며, 가벼운증상으로인한외래진료환자까지포함한다면실제로는아토피피부염및천식환자도증가할것으로예측됨. 따라서현재인구를약 5,000만명으로추정하여계산한다면, 2009년에는약 892만명이상의의환경성질환환자가존재할것으로예측됨. 따라서 2009년을기준으로실제판매되고있는알레르기비염치료제인지르텍 (1 개월분 ), 아토피피부염치료제인프로토픽크림 (10 g), 천식치료제인싱귤레어의평균가격을기준으로판매가를약 7만원으로정하였음. 이에따라환경성질환에대한국내시장규모는 6,244억원 (2009년기준 ) 으로추정되며, 향후본과제에대한기술에대한검증 ( 임상및안정성 ) 이완료되는시점을현재로부터 6~7년으로본다면, 향후 2018년부터는매출을발생시킬수있을것으로판단됨. 그러므로환경성질환에대한환자의증가율 ( 약 4.9%) 을적용하여향후시장에대한전체매출을적용하면, 다음과같음. < 환경성질환에대한환자수및매출추정 > ( 단위 : 만명 / 억원 ) 환자수 ( 만명 ) 매출액 ( 억원 ) ,030 1,080 1,133 1,189 1,247 1,308 1,372 1,439 6,550 6,871 7,208 7,561 7,931 8,320 8,728 9,155 9,604 10, 년부터매출을발생시킨다고가정하고, 전체매출에대하여약 3%( 신규제약에대한일반적인점유율 ) 의시장점유가가능하다고예상하고, 이후로향후 5년간시장점유율에대하여약 10% 의성장률을적용한다면, 국내에대한최소한의예상매출액은 2023년에는약 400억원에달할것으로추정됨

62 < 환경성질환에대한예상매출액 > 3 절. 독창성분석 1. 특허분석방법 가. 특허분석범위 본분석에서는연구성과의파급효과및연구의필요성을고려하여신청기술인 [ 신규작용기전알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제임상후보물질개발 ] 과관련되며, 2011년 4월까지공개된주요출원국 [ 한국 (KIPO), 일본 (JPO), 유럽 (EPO), 미국 (USPTO), 국제특허 (PCT)] 에출원된특허및실용신안을분석대상으로하였음. 국가전체분석구간 Raw Data Real Data 한국 (KIPO) < 출원국가별분석구간및특허건수 > Real Data (petidomimetic) 일본 (JPO) 유럽 (EPO) ~ 미국 (USPTO) 2, 국제특허 (PCT) 합계 3,

63 나. 검색 DB < 분석에사용된특허검색 DB의종류 > 국가 DB명 web 주소 한국특허 키프리스 유럽특허 유럽특허청 미국특허 미국특허청 일본특허 일본특허청 국제특허 세계지적재산권기구 통합 DB 델피온 윕스 다. 검색식 < 신규작용기전알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제에대한검색식 > 기술명신규작용기전알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제 검색식 (peptide* or 펩타이드 * or 펩타이드 * or peptoid* or peptidomimetic* or 펩티도미메틱 * or ( 펩타이드 * adj 모방체 *) or (peptid* adj (mimic* or mimetic*))) and (allerg* or 알러지 * or 알레르기 * or 앨러지 *) and ( 치료 * or cure* or 예방 * or treat* or prevent*) 라. 공동출원특허권리배분기준 공동출원의경우, 공동출원인에서기여분을고려하여제 1 출원인을기준으로가 산하였음

64 마. 출원인대표명화 < 각출원인별대표출원인명 > 대표출원인명국적출원인명 MEIJI DAIRIES CORPORATION CIRCASSIA LIMITED 1) GlaxoSmithKline Biologicals S.A. 2) IMMULOGIC PHARMACEUTICAL CORPORATION MERCK PATENT GMBH. 3) The Institute of Child Health Research 4) PFIZER PRODUCTS INC. HUMAN GENOME SCIENCES, INC. ORTHO-MCNEIL PHARMACEUTICAL, INC. Anergen, Inc. JP GB BE US DE AU US US US US MEIJI MILK PROD CO LTD Meiji Dairies Corporation 메이지데어리즈코포레이션 Circassia Limited 서카시아리미티드 GLAXOSMITHKLINE BIOLOGICALS S.A. SMITHKLINE BEECHAM CORPORATION 스미스클라인비이참바이오로지칼즈에스. 에이. Immulogic Pharmaceutical Corp. 이뮤로직파마시티컬코포레이션 Immulogic Pharmaceutical Corporation Merck Patent GmbH THE WESTERN AUSTRALIAN RESEARCH INSTITUTE FOR CHILD HEALTH LTD. The Institute of Child Health Research ImmuLogic Pharmaceutical Corporation TVW TELETHON INSTITUTE FOR CHILD HEALTH RESEARCH Pfizer Products Inc. PFIZER INC. HUMAN GENOME SCIENCES, INC. 휴먼게놈사이언시즈 Ortho-McNeil Pharmaceutical, Inc. Anergen Incorporated SRIRAM, Subramaniam 아네르겐, 인코오포레이티드 CEL-SCI Corporation US Cel-Sci Corporation HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC Heska Corporation 5) HITACHI CHEMICAL JP US JP HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC Kabushiki Kaisha Hayashibara Seitbutsu Kangaku 가부시기가이샤하야시바라세이부쓰가가꾸 Immulogic pharmaceutical corporation Heska Corporation 이뮬로직파마슈티칼코포레이션 Hitachi Chemical Co., Ltd. HITACHI CHEM CO LTD 1) CIRCASSIA LIMITED 는 Birminghan University 로부터그기술을인수함 2) SmithKline Beecham Biologicals S.A. 에서 2000 년 Glaxosimthkline Biologicals S.A. 로그이름을변경함 3) MERCK PATENT GMBH. 는 ImmuLogic Pharmaceutical Corp 로부터권리를이전받음 4) The Institute of Child Health Research 은 ImmuLogic Pharmaceutical Corp 와공동연구를진행하였으며, 파산으로그권리를이전받음 5) Heska Corporation 은 ImmuLogic Pharmaceutical Corp 로부터권리를이전받음

65 바. IPC 분류 ( 제 8 판 ) <IPC 분류현황 > IPC 코드 분류내용 A61K-000/00 : 의약용, 치과용또는화장용제제 031/00 : 유기활성성분을함유하는의약품제재 037/02 : 인돌인유기활성성분을함유하는의약품제재 038/00 : 펩타이드를함유하는의약품제제 039/00 : 항원또는항체를함유한의료품제제 C07K-005/00 : 그유도체배열이완전히확정된아미노산을 4 개이하갖는펩타이드 007/00 : 그유도체배열이완전히확정된아미노산을 5 ~20 개갖는펩타이드 016/00 : 면역글로불린 (Immunoglobulins), 예. 모노클로날 (monoclonal) 또는폴리클로날항체 C12N-015/00 : 미생물또는효소 ; 미생물의보존, 유지, 증식 ; 그조성물 ; 돌연변이또는유전자 공학 ; 배지을위한숙주의이용및유전자공학과관련된 DNA 또는 RNA, 벡 터, 예. 플라스미드또는그것의분리, 조제, 정제돌연변이또는유전자공학 G01N-033/00 : 그룹 1/00 ~ 31/00 에포함되지않는특유의방법에의한재료의조사또는분석 사. 기술분류 < 기술분류및유효특허건수 > 기술코드기술분류세부기술요약한국 (KIPO) 일본 (JPO) 유럽 (EPO) 미국 국제특허 (USPTO) (PCT) 합계 A 면역글로불린 면역글로블린의도메인및 Fc receptor 에서유래한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) B Allergen 알레르기유발물질로부터분리된펩타이드 ( 펩티도메메틱 ) 치료제 C D E T-epitope Histamine MHC T 에피도프를포함하는펩타이드치료제 Histamine의방출을조절하여면역반응을제어하는펩타이드또는펩티도미메틱 MHC 부류의존성 T-세포매개된질병을치료하는데유효한펩타이드치료제 G-protein receptor C5a 를저해펩타이드 F 기타 비만세포의 활성을 조절하는 펩타이드 bradykinin 을조절할수있는펩타이드 X 펩티도미메틱 A~F 분류중펩티도미메틱치료제

66 2. 특허동향 가. 전체특허동향 특허의연도별동향은검색된각국의공개및등록특허에대하여연도별로그유효특허건수를도표화하여정량화함으로써전체적인기술의수준및국가별동향을파악하기위한분석방법임. < 알레르기펩티도미메틱치료제기술에대한출원연도별특허동향 > 특허는특별한경우 ( 우선심사제도등 ) 를제외하고출원후, 1년 6개월후에공개되므로 09년 08월이전에출원된자료에대해서만유의성을가지며, 이후는이전의동향을근거로하여유추하여파악할수있음. 출원국가별출원건수는미국이 228건 (28%) 로가장많으며, 다음은일본 204건 (25%), 유럽 178건 (21%), 국제특허 161건 (19%), 한국 55건 (7%) 의순을보여주고있음. 1985년부터알레르기펩타이드치료제개발기술에대한출원이시작되었고, 09 년까지성장과침체를반복하면서꾸준히성장하였으며, 95년에는최대성장을보여주고있음. 85년일본의알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술에출원을시작으로성장하는경향을보이고있으며, 93년에큰폭으로상승하였으며, 그후에도꾸준한성장세를보이고있음. 또한미국에서도 86년에출원이시작되면서

67 꾸준히성장하는경향을보이고있으며, 95년에가장큰폭으로상승하였으며, 그후에도꾸준한성장세를보여주고있음. 그외의의국가에서도성장과침체를반복하면서꾸준한성장세를보여주고있음. 한국에서는 98년부터출원이발생하여소량이지만최근까지도출원이지속적으로발생하고있는것으로조사됨. 96년도부터펩티도미메틱개발연구가시작되기시작하였고, 97년가장큰폭으로상승하였으며, 96년대이후펩티도미메틱출원건수의증감이전체출원건수에영향을주는가장큰원인으로작용한것으로판단됨. 이는기존의펩타이드치료제개발에서펩티도미메틱치료제개발기술로연구에목적이이동됨을보여주는것으로평가됨. 전체동향에서 96년도에출원건수의감소는특별한기술및시장적동향에의한영향이아닌일시적인출원감소현상으로파악되며, 만약외부적인영향 ( 기술및시장등의영향 ) 으로인해출원이감소한것이라고한다면, 이후에도최소몇년간은출원건수및출원인수의감소에영향을미칠수밖에없지만, 전체동향이이듬해에는이전수준의출원건수및출원인수를회복하였고, 이후에도다시출원건수가감소하는동향을나타내고있지않으므로, 알레르기치료제개발에대한외부적인영향이아닐것으로판단됨. 나. 신규작용기전알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제의기술발전위치 I. 태동 II. 성장 III. 성숙 IV. 쇠퇴 V. 회복 - 신기술의출현 - 출원건수와출원인수의적은증가 - R&D의급격한증가, 경쟁의격화 - 출원건수와출원인수의빠른증가 - 지속적인연구개발활동, 일부업체의도태 - 출원건수의정체, 출원인수의정체또는감소 - 대체기술의출현, 기술발전의불연속점발생 - 출원건수의감소, 출원인수의정체또는감소 - 기술의유용성재발견, 대체기술의쇠퇴 - 출원건수와출원인수가다시증가추세로전환

68 < 알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제기술에대한포트폴리오 > ( 구간 : 1990~1994, 1995~1999, 2000~2004, 2005~2009)

69 포트폴리오기본모델은유효데이터를일정한시간간격 ( 본분석에서는출원연도별분포를고려하여 5년으로하였음 ) 으로나누어출원건수와출원인수변화의상관관계를통해기술의위치를분석하는방법으로서, 그래프상에서화살표의진행방향은시간의흐름을나타내며, 화살표진행방향의모양과기준그래프 ( 태동, 성장, 성숙, 쇠퇴, 회복기를나타냄 ) 의모양을비교하여기술의위치를판단하게됨. 본기술분야의포트폴리오모델에서미국, 일본, 유럽, 국제특허는분석에유효한출원건수가검색되어이에각국의출원건수와출원인수를가지고분석을실시하였음. 각국특허의출원건수와출원인수의합계가보여주는경향으로알레르기펩타이드치료제개발은일본, 한국, 유럽, 국제특허에서감소하는경향을보이고있으며, 미국은성숙기에도입한것으로판단됨. 전체적으로알레르기펩타이드치료제기술은현재쇠퇴기에접어든것으로나타내고있음. < 알레르기펩티도미메틱치료제기술에대한포트폴리오 > (1990~1994, 1995~1999, 2000~2004, 2005~2009) 그러나알레르기펩타이드치료제개발중펩티도미메틱치료제기술은 96년부터개발되기시작한것으로나타났으며, < 알레르기펩티도미메틱치료제기술에대한포트폴리오 > 에서보이는것처럼최근에출원인수와출원건수가증가하고있어알레르기펩타이드치료제보다는펩티도미메틱에대한연구가활발하게진행되고있으며, 현재태동기에있는것으로판단되고향후에는더많은출원건수가발생할것으로예측됨

70 < 알레르기펩티도미메틱치료제기술에대한출원연도별출원인수및출원건수 > 85년부터 09년까지출원인수와출원건수의성장과하락을반복하는경향을보이고있으며, 출원인수에서 96년, 07년및 09년에큰폭에하락세를보이고있고출원건수에서는 96년, 98년에서 99년또한 07년과 09년에하락세를보이고있음. 99년부터 09년까지최근 10년간출원인수는증가하는경향을보이다가 06년부터감소하는추세를보이고있으며, 또한출원건수도 99년증가하는추세를보이다가 02년도에감소하는추세를보이고있음. 기술발전위치에서나타난쇠퇴기의경향은최근년도에 ( 05년에서 09년사이에 ) 출원인수와출원건수의하락세로인하여나타난현상으로판단됨

71 다. 신규작용기전알레르기펩타이드치료제기술분야의전체특허분포도 (Themescape) 분석도구 : 키워드맵 (Keywords Map) 6) 미국등록특허를대상으로키워드맵분석을실시한결과, 크게 4개의그룹을형성하고있음. 1그룹과 4그룹은높은등고선맵을나타내고있어관련성이높은특허들이많이포진되어있음을알수있음. 1그룹 ( 빨강색 ) 과 2그룹 ( 파란색 ) 은 allergens, protein allergens, isolated peptide, cell epitope, modified peptide 등의주요키워드로구성된그룹으로서, 알레르기유발물질로부터분리된펩타이드치료제및 T-에피토프를포함하는펩타이드치료제와관련된기술의특허가많이분포되어있음. 6) 위즈도메인社의분석 Tool 로서 Text Mining 을이용하여 Technical Field Overview 를 2 만피트상공에서내려다보는등고선형태의지도를제공함. 관련주제어 ( 키워드 ) 를가진특허들끼리조밀하게위치시키며맵에서의거리가멀면관련성이적음을의미함. 또한, 등고선의높이가높을수록봉우리의주제어와관련성이높은특허가많음을의미. 키워드맵은검색결과에해당하는특허를구성하는키워드들의연관관계를파악하여, 경쟁사의기술력포트폴리오작성및회사별집중기술분야파악, 경쟁기술분야와공백기술분야등을빠르게분석할수있음

72 3그룹 ( 주황색 ) 은 amino acid residues 등의주요키워드로구성된그룹으로서, 면역글로블린의도메인 /Fc receptor에서유래된펩타이드및알레르기유발물질로부터분리된펩타이드치료제와관련된특허들로구성되어있음. 4그룹 ( 녹색 ) 은 peptide based, inflammatory response, pharmaceutical composition 등의주요키워드로구성된그룹으로서, 알레르기유발물질로부터분리된펩타이드치료제및기타기술 (G-protein receptor C5a를저해하는펩타이드, 비만세포의활성을조절하는펩타이드, Bradykinin을조절할수있는펩타이드 ) 의내용을포함하는특허들이많이분포되어있음. 키워드맵에서 1-4그룹과달리등고선을이루지못하고특허들이거의분포하지않는영역은공백기술에가까운분야로서, peptidomimetic 단어와관련된등고선은나타나있지않을뿐만아니라, 관련특허의분포가 3그룹과 4그룹사이에위치하고있음. 따라서 peptidomimetic 관련기술은현재까지활발하게진행되는기술이라기보다는공백기술에가깝다고예측되며향후연구개발의가능성이높은기술영역으로판단됨

73 라. 신규작용기전알레르기펩타이드치료제기술분야의특허 Social Network Analysis (SNA) 분석 구분 기술분야 구분 기술분야 구분 등록년도 A : 면역글로불린 D : Histamine 1990 B : Allergen E : MHC C : T-epitope F : 기타 2001 미국등록특허를대상으로각특허간동시인용 (co-citation) 7) 을통해유사관계를적용함으로써특허간연관도및기술의흐름 분포등을살펴본것임. 각각의노드는하나의미국등록특허를나타내며, 노드간연결선은각특허간밀접성을수치로나타내고있음. 7) 동시인용 (co-citation) 이란먼저등록된두특허가나중에등록된특허에함께인용되는것으로, 자주동시인용되는특허들은서로밀접한관계가있음. 즉, 인용빈도가높은특허들이어떤분야의핵심개념이나방법등을담고있다면동시인용패턴을이용하여그러한핵심개념이나방법론을유추해낼수가있음. 두특허가밀접한관계를갖게되려면, 즉동시인용빈도가높아지려면많은발명자들이그두특허를인용해야만하므로동시인용은인용하는발명자들에대하여종속적이며, 그패턴은시간의경과에따라변화함

74 미국등록특허전체를대상으로동시인용분석을실시하였으며서로연관성이높은특허는 50건미만으로나타남. Dura Pharmaceuticals, Inc. 의 immunoglobulin Fc receptor에결합할수있는 immune complex를차단할수있는 peptide에대한기술 (US , US ) 을모태로당해산업기술이발전하는모습을나타내고있으며, Dura Pharmaceuticals, Inc. 는 immunoglobulin과관련된기술을중심으로계속적인특허활동을하고있는것으로나타남. The Institute of Child Health Research는주로진드기에서유발되는 allergen에대한알레르기치료제 (US ) 개발후, 아미노산성분변형등의구성과관련된기술 (US , US , US ) 개발을지속하였음. 이후진드기에유발되는신규 allergen에서유래한항원단백질또는펩타이드 (US , US ) 를개발하였으며, 이기술은 MERCK PATENT GMBH의진드기에서유발하는 allergen의 T cell에대한에피토프를포함하는펩타이드에대한기술 (US ) 의영향을많이받은것으로나타남. 네트워크관계가복잡하게형성된그룹은대부분 1980년대 ~1990년대특허에해당하며, 삼각형또는사각형모양으로네트워크가형성된그룹들은 ( 왼쪽가운데 ) 대부분 1990년대 ~2000년대의특허에해당함. 따라서 2000년대새로운기술의특허는아직상관관계가미미한상태로서향후기술개발이활발히이루어지면새롭게그룹을형성할가능성이높음. 이와상응하여펩티도미메틱 (peptidomimetic) 관련기술도현재로서는연구개발의초기단계로파악되며 ( 네트워크를형성하지못함 ), 향후기술개발이활발히이루어지면네트워크형성이복잡하게이루어질것으로예상함. 마. 출원인별특허동향 (1) 주요출원인별특허동향 일본의 Meiji dairies corporation이알레르기펩타이드치료제개발기술주요출원인으로나타났고, 그다음으로영국의 Circassia Limited., 벨기에의 GlaxoSmithKline Biologicals S.A. 등순으로출원이진행되고있음. 일본, 영국, 벨기에, 미국, 독일, 호주등다양한국가의출원인이해당기술에관련하여출원을하고있으나, 다양한국가에서알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제관련하여출원이이루어지고있는것으로판단됨. 일본의 Meiji Dairies Corp. 이출원인중높은비중을차지하고있으나, 미국은다양한기업에서연구가진행되고있음을나타내며출원이이루어지고있는것으로보임. 이러한결과미국출원이높은비중을차지하는원인중에하나로판단됨

75 < 전체주요출원인에대한특허동향 ( 상위 10 개社 )> 각국에출원된대표출원인을살펴보면, 미국에대표출원인으로미국의 ORTHO-MCNEIL Pharm., INC. 와호주의 The Institute of Child Health Research 이주요출원인으로나타났으며, 그뒤로독일의 MERCK PATENT GMBH., 미국의 PFIZER PRODUCTS INC. 등순으로출원이진행되고있으며, 미국의대표출원인들이자국의출원비중이높은것으로판단됨. 일본의대표출원인으로는일본의 MEIJI DAIRES CORPORATION이주요출원으로나타났으며, 그뒤로일본의 HITACHI CHEMICAL, 미국의 PFIZER PRODUCTS INC. 등순으로출원이진행되고있으며, 일본기업들이많은비중을차지하고있는것으로보이고있음. 한국의대표출원인으로는일본의 MEIJI DAIRES CORPORATION이주요출원인으로나타났으며, 그뒤로일본의 HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC., 독일의 MERCK PATET GMBH. 스위스의 Novartis AG 등순으로출원이진행되고있으며, 국내출원인으로이화여자대학교산학협력단이있음. 유럽의대표출원인으로는영국의 CIRCASSIA LIMITED가주요출원으로나타났으며, 그뒤로미국의 IMMULOGIC PHARMACEUTICAL CORP., 미국의 PFIZER PRODUCT 등순으로출원이진행되고있으며, 유럽의영국, 벨기에, 프랑스, 독일등다양한국가에서출원되고있음을나타내고있음. 국제출원의대표출원인으로는영국의 CIRCASSIA LIMITED가주요출원으로나타났으며, 그뒤로벨기에의 GlaxoSmithKline Biologicals S.A. 과일본의 MEIJI DAIRES CORPORATION등의순으로나타났으며, 그외에다수의미국국적의출원인이출원한것으로나타나있음

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78 < 각국의주요출원인에대한특허동향 ( 상위 10 개社 )> 각국가별출원된대표출원인의비중이미국, 일본등자국에출원된대표출원인의비중이높으나, 한국에서는자국의출원된대표출원건수와대표출원인수가낮은것으로판단되며, 또한기업은알레르기에대한펩타이드치료제연구가부족한것으로판단됨. (2) 출원인국적별특허동향 미국, 일본의경우에각각자국국적의출원인에의한출원이대부분이며, 상기미국, 일본의출원인은미국뿐아니라다른주요출원국에도많은부분알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술에대한출원을한것으로조사되었음. 국제특허는주로미국국적의출원인이대부분을차지하고있는것으로보아해외출원을통한권리획득전략을시행하고있는것으로판단됨. 미국에서미국국적에의한출원이다른출원국에비해월등히많은양이발생한것은미국만의독특한특허제도 ( 연속출원, 부분연속출원, 분할출원 ) 로인해다양한출원이발생하였기때문으로파악됨

79 < 주요출원국의출원인국적별특허동향 > 주요국가별로살펴보면, 미국에출원한출원인국적으로는미국 115건, 일본 20 건, 독일 17건, 호주 16건등순으로출원하였으며, 기타 27건에는스위스 (6건), 오스트리아 (3건), 프랑스 (3건), 네덜란드 (3건), 대만 (3건), 이탈리아 (2건), 한국 (2건), 브라질 (1건), 캐나다 (1건), 스페인 (1건), 스웨덴 (1건), 싱가포르 (1건) 를포함. 일본에출원한출원인국적으로는일본 96건, 미국 53건, 영국 10건, 호주 9건등순으로출원하였으며, 기타 21건에는스위스 (4건), 프랑스 (4건), 이스라엘 (3건), 한국 (3건), 오스트리아 (2건), 네덜란드 (2건), 스웨덴 (2건), 브라질 (1건) 을포함. 한국에출원한출원인국적으로는미국 16건, 일본 12건, 독일 6건, 한국 4건등순으로출원하였으며, 기타 8건에는벨기에 (3건), 호주 (2건), 브라질 (1건), 이탈리아 (1건), 네덜란드 (1건) 를포함. 유럽에출원한출원인국적으로는미국 74건, 일본 19건, 영국 16건등순으로출원하였으며, 기타 21건에는프랑스 (5건), 스위스 (4건), 이탈리아 (3건), 스웨덴 (2 건 ), 한국 (2건), 오스트리아 (2건), 스페인 (1건), 캐나다 (1건), 브라질 (1건) 을포함. 국제특허에출원인국적으로는미국 74건, 영국 20건, 일본 18건등순으로출원하였으며, 기타 18건에는스위스 (5건), 이탈리아 (3건), 네덜란드 (3건), 스웨덴 (2 건 ), 브라질 (1건), 캐나다 (1건), 스페인 (1건), 프랑스 (1건), 싱가포르 (1건) 를포함

80 바. 질적수준을고려한각국의시장력분석 1. 분석구간 : 미국등록특허 1986~2010년 2. X축 : PFS= 평균 Patent Family 수, Y축 : 각국특허의평균 CPP 3. 등록건수 2건미만인국가는분석대상에서제외함 ( 한국의경우, 등록건수 2건미만으로제외됨 ) <CPP와 PFS를이용한나라별시장력분석 > 특허가기술적으로영향을미치는정도 ( 피인용도의비율 ) 와시장 ( 패밀리특허 ) 의확보를통해연구주체의특허가질적수준또는시장확보를위한노력정도의평가방법임. 호주와독일은기술영향력과시장성확보와의관계가평균을약간상회하고있음. 미국, 프랑스및영국의경우, 기술영향력은평균을상회하나시장성확보면에서평균이하의수치를나타냄. 스위스의경우, 기술영향력은평균이하이나, 시장성확보확보면에서평균을상회함. 벨기에, 일본, 이스라엘은기술영향력과시장력확보면에서모두평균이하임

81 사. 알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발의통계적의의 알레르기에대한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술은성장과침체를반복하면서꾸준한성장세를보여주고있고, 주로미국과일본에출원비율이높은것으로보이며, 이는미국또는일본국적의출원인들의자국에출원율이높은경향을보이고있기때문이라판단됨. 포트폴리오결과로알레르기에대한펩타이드치료제개발기술은퇴조기에접어드는것으로판단되나, 펩티도미메틱치료제개발기술은최근에도연구및출원이활발하게진행 ( 주로미국에출원됨 ) 되고있는발전기에해당하고있는것으로판단되며, 이는펩타이드치료제개발에서펩티도미메틱치료제개발기술로그목적이이동하고있는것으로판단됨. 주요출원인별로일본, 영국, 벨기에, 미국, 독일, 호주국적의출원인들이알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제에관련하여출원이이루어지고있으며, 일본의 MEIJI DAIRES CORPATION이가장다수의출원을하였으나, 미국국적의출원인비중이가장높은것으로나타났으며, 또한각국가별로자국국적의출원인이출원하는비중이높은것으로판단됨. 그러나, 국내에서는그연구가미미한상태이며자국에출원된출원인의비중도낮은것으로보이며, 또한학교이외에기업, 연구소등의연구가부진한것으로평가됨. 새롭게성장하고있는펩티도미메틱치료제개발기술은발전기이므로, 아직까지출원건수및관련출원인가많지않은것으로조사되었기때문에국가적인지원을통해신규한기전을밝히고또는기존에알려진기전에대한새로운알레르기펩티도미메틱치료제개발에대한연구를시작한다면향후관련지적재산권의확보에긍정적인결과를나타낼수있을것으로기대됨. 3. 세부기술동향 가. 후보과제기술수준분석 본분석에서는신청기술인 [ 신규작용기전알레르기펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료 제임상후보물질개발 ] 과관련된분류기술에대한특허를분석대상으로하였음

82 < 기술분류별유효특허건수 > 기술코드 기술분류 세부기술요약 한국 (KIPO) 일본 (JPO) 유럽 (EPO) 미국 국제특허 (USPTO) (PCT) A 면역글로불린 면역글로블린의도메인및 Fc receptor 에서유래한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) B Allergen 알레르기유발물질로부터분리된펩타이드 ( 펩티도메메틱 ) 치료제 C T-epitope T 에피도프를포함하는펩타이드치료제 D Histamine Histamine 의방출을조절하여면역반응을제어하는펩타이드또는펩티도미메틱 E MHC MHC 부류의존성 T- 세포매개된질병을치료하는데유효한펩타이드치료제 F 기타 G-protein receptor C5a 를저해펩타이드 비만세포의활성을조절하는펩타이드 bradykinin 을조절할수있는펩타이드 X 펩티도미메틱 A~F 분류중펩티도미메틱치료제 본신청기술인신규작용기전알레르기펩티도미메틱치료제는히스타민방출을제어할수있는펩티도미메틱치료제개발기술로, 본분석에서분류기술인 D와유사한기술로보이나분석기술은 HRF (Histamine Releasing Factor) 라는신규작용기전에서펩티도미메틱치료제개발에관한것으로선행기술과차별성이있는기술로판단됨. (1) 후보과제의기술수준판단 후보과제의기술수준판단을위해후보과제의기획방향과일치하는선행특허를검색하고, 검색을통해추출된해외특허와국내특허를검토하여국내특허의기술수준을분석함으로써, 선도국대비우리나라의기술적수준을판단함. 기술적수준의판단을위해핵심특허각각을분석하는특허장벽분석, 핵심특허의출원수를정량적으로비교하는핵심특허수비교, 핵심특허의유사도를정성적으로비교하는핵심특허유사도비교를수행함

83 특허장벽분석 기술코드 A 기술분류 면역글로불린 세부기술요약 IgE 또는 IgG 등면역글로블린을저해하는펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 발굴및이를이용한치료제개발 IgE 또는 IgG 등면역글로블린의도메인및 Fc receptor에서유래한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 발굴해외특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 US JP WO 2009/ WO 2000/ US 출원인 ( 출원인국적 ) Genentech, INC.(US) Taiho PHARMACEUTIC AL CO. LTD. (JP) SYNTONIX PHARMACEUT ICALS, INC.(US) GlaxoSmithKlin e Biologicals S.A.(BE) RIGEL PHARMACEUT ICALS, INC.(US) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 공개 4 공개 3 공개 3 공개 3 공개 2 국내특허장벽 핵심요지 항 IgE 항체, IgE 변이체, 펩타이드길항제, 펩티도 미메틱 및다른저분자를포함한 IgE 길항제를 이용한알레르기성천식의치료법을포함함 IgE 생산에억제작용을하는펩타이드를개발하였 으며, 이는알레르기질환중천식, 알레르기성비염, 알레르기성피부염등의증상을개선하는데유용함 친수성중합체로유도체화된펩타이드에관한것으 로, 인간 FcRn 에결합하여, IgG 의 Fc 부분과 FcRn 이 결합하는것을저해시킴으로써혈청중 IgG 수준을 조절하는펩타이드에관한것으로이를통해자가면 역성질환과염증성질병의치료에사용될수있음 알레르기성질환의치료, 예방또는개선을위한 신규한약제의제공에관한것으로, 상기신규한 약제는 IgE 의 Cε3 또는 Cε4 도메인으로부터유도 된에피토프또는미모토프로이들을함유하는약 제, 약제조성물의제조방법및약제에서의이 들의용도를포함함 IgE 생산과관련된 IL-4 시그널캐스케이드를조 절하는환상화합물 ( 펩타이드또는그유사체 ) 에 관한것으로, 상기의화합물로 IgE 중재로발생하 는질병을치료함 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 검토의견 ( 종합유사도및 대처방안 ) 본기술분류는면역글로블린 ( 항체 ) 에활성을저해하는 IgE 도메인및 Fc receptor 등에서유래한펩타이드또는펩티도미메틱의발굴및이를제어할수있는면역치료제개발에관련된기술임. 본기술분류의국가별출원건수는미국이 56건, 일본이 41건, 유럽이 40건, 국제

84 출원이 36건및한국 13건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 Genentech, INC. SYNTONIX PHARMACEUTICALS, INC. 등과같은미국국적출원인, TAISHO PHARMACEUTICAL CO. LTD. 와같은일본국적출원인및 GlaxoSmithKline Biologicals S.A. 와같은베를린국적의출원인파악됨. US 은 IgE의길항제로펩타이드및펩티도미메틱을개발하여알레르기천식을치료하는방법에대해기재하고있음. 그리고상기의대부분의기술이 IgE 생산을조절하기위해 IgE Fc receptor에조절을목적으로하는기술이나, WO 2000/ 은 IgE의도메인을목적으로 Cε3 또는 Cε4 에피도프를포함하는펩타이드치료제를개발하였음. 알레르기천식을치료하기위한펩티도미메틱 ( 펩타이드 ) 을개발인 US , WO 2000/ 은본기술분류의목적이유사한것으로판단되나, US 은 IgE Fc receptor와대응되는펩티도미메틱치료제개발기술을, WO 2000/ 은 Cε3 또는 Cε4 에피도프를포함하는펩타이드개발기술을기재하고있는반면, 본과제기술의목적경로인 HRF을이용한히스타민방출을제어하는펩티도미메틱치료제개발에관한것으로그목표와방법이부합되지않는것으로판단됨으로, 본과제기술과 US , WO 2000/ 은부분적으로유사한것으로판단됨

85 기술코드 B 기술분류 Allergen ( 알레르기유발물질 ) 세부기술요약 알레르기유발물질 (Allergen) 로부터분리된펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제 해외특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 US Kirin Beer Kabushiki Kaisha(JP) 등록 2 항원 -특이적 human glycosylation inhibiting factor (GIF) 의제조방법및이를 GIF 를이용하여면역반응을억제하는방법및하이브리도마셀라인 ATCC HB 및 를제공함. WO 2009/ Phadia AB(SE) 공개 1 밀 (Tricum aestivum) 에의해서발생하는 IgE 매개알레르기천식의치료기술에관한것으로, 보다상세하게는신규밀알레르기물질의분류및그 IgE 매개알레르기의치료및진단에있어서펩타이드및단백질의사용에관한것을포함하며, 이를통해포유동물의 IgE 매개알레르기의진단및치료를위한방법에관한것을포함함. 국내특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 알레르기예방및치료용펩타이드및그의염에 관한것으로, 하기의아미노산서열로이루어진 군으로부터선택된적어도 1 종이상의아미노산 강원대학교 서열을포함하는펩타이드또는그의염을제공하 KR 산학협력단 등록 2 고, (a) RVSSCRGRNHIV, (b) ETIGARWVRIE, (c) (KR) PHVMRGGEYSGA, (d) LVAHVGAGGVL, 및 (e) LSYLLWRSRLP 상기의펩타이드또는그의염을 유효성분으로함유하는알레르기질환예방및치 료용의약조성물을제공함. 본기술분류는알레르기유발물질 (Allergen) 로부터분리된펩타이드또는펩티도 미메틱의발굴및이를이용한면역치료제개발에관련된기술임. 검토의견 ( 종합유사도및 대처방안 ) 본기술분류의국가별출원건수는일본이 61건, 미국이 56건, 유럽이 43건, 국제출원이 44건및한국 12건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 Kirin Beer Kabushiki Kaisha. 와같은일본국적출원인및강원대학교산학협력단과같은한국국적의출원인파악됨. US 은알레르기물질 (allergen) 에특이적으로결합가능한사람항원특이 적 GIF, 실시예에서꿀벌독의주요알레르기물질인 phophlipase A2 의에피토프

86 및삼나무화분의에피토프와결합하는사람항원특이적 GIF을개시하고있으며이를통해면역반응을억제하는방법을기재함. 그리고 KR 은난백, 집먼지진드기등에양성반응을보이는알레르기환자의혈청과결합하는펩타이드를다수발굴하고발굴된펩타이드를유효성분으로함유하는의약조성물을제공하는방법에대해기재함. 알레르기치료하기위한알러겐유래의펩타이드개발기술인 US , KR 은본기술분류의목적이유사한것으로판단되나, US 은항원특이적 GIF 개발기술을, KR 은각종알레르기환자의혈청과결합하는펩타이드개발기술을기재하고있는반면, 본과제기술의목적경로인 HRF을이용한히스타민방출을제어하는펩티도미메틱치료제개발에관한것으로그목표와방법이부합되지않는것으로판단됨으로, 본과제기술과 US , KR 은부분적으로유사한것으로판단됨

87 기술코드 기술분류 세부기술요약 C T-epitope T 에피토프를포함하는펩타이드치료제 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 JP WO 1997/ WO 1994/ 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC(JP) CIRCASSIA LIMITED(GB) THE UNIVERSITY OF MELBOURNE (AU) 출원인 ( 출원인국적 ) 해외특허장벽 권리 상태 유사도점수 (1-10) 공개 2 공개 2 공개 2 국내특허장벽 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 삼나무꽃가루알레르기물질의 T 세포에피토프 를포함하는펩타이드및이들을유효성분으로 서포함하고된면역치료제관한것으로, 보다 상세하게는삼나무꽃가루알레르기물질에특이 적인이뮤노글로블린 E 항체에게실질적으로반 응하지않고, 3 H- 치미진의검출에의해삼나무 꽃가루알레르기물질에특이적으로 T 세포를활 성화하는펩타이드와이를유효성분으로서포함 하는치료제에대해기재하고있음. 단백질의펩타이드가잠재펩타이드인지아닌지 를결정한방법을제공한것으로, ⅰ) 1 차공격 유발에있어 T 세포를펩타이드에노출하는과정 과,ⅱ) i 의 1 차공격유발에있어서그펩타이드 와그 T 세포의반응성을측정한과정과, ⅲ) T 세포를그단백질에폭로하고얻어지는예비공 격유발된 T 세포를 2 차공격유발에있어그펩 타이드에추출하는과정, ⅳ) 공정 ⅲ 의 2 차공격 유발에있어서그펩타이드와예비공격으로유 발된 T 세포의반응성을측정한공정을포함하 며, 이를통해면역학적잠재펩타이드를분리하 여알레르기치료및치료활성을스크리닝하는 사용에관하여기재하고있음. 롤룸페렌 (Loliume perenne) 종의주요단백질알레 르겐인 Lol pv 의적어도하나의 T 세포에피토프 또는바람직하게는적어도두개의 T 세포에피토 프를포함하는펩타이드에관한것으로, Lol p V 또는 Lol p V 에면역학적으로관련된알레르겐 에대한민감성의치료또는진단방법, 하나이상 의펩타이드를포함하는치료조성물에대해기재 하고있음. 핵심요지

88 본기술분류는 T 에피토프를포함하는펩타이드또는펩티도미메틱의발굴및이 를이용한면역치료제개발에관련된기술임. 본기술분류의국가별출원건수는미국이 39건, 일본이 34건, 유럽이 29건, 국제출원이 23건및한국 12건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC. 와같은일본국적출원인, CIRCASSIA LIMITED와같은영국국적출원인및 THE UNIVERSITY OF MELBOURNE과같은호주국적의출원인파악됨. 검토의견 ( 종합유사도및 대처방안 ) JP 는 T 세포에피토프를포함하는펩타이드및이들을유효성분으로서포함하는의약조성물을개발하였으며, 물질에특이적인이뮤노글로블린 E 항체에게실질적으로반응하지않는신규한펩타이드치료제에대해기재하고있음. WO 1997/ 은알레르기유발물질에의해서 T세포가활성화되면서발견될수있는잠재펩타이드의분리및이를이용한면역치료제개발에관하여기재하고있음. WO 1994/ 는롤룸페렌 (Loliume perenne) 종의주요단백질알레르겐인 Lol pv의적어도하나이상의 T세포에피토프를포함하는알레르기치료조성물에대해기재하고있음. 알레르기치료하기위한 T 에피토프유래의펩타이드개발기술인 JP , WO 1997/035193, WO 1994/ 는 T-세포에피토프를포함하는펩타이드치료제에관한것으로본기술분류의목적이유사한것으로판단되나, 본과제기술의목적경로인 HRF을이용한히스타민방출을제어하는펩티도미메틱치료제개발에관한것으로, 그목표와방법이부합되지않는것으로판단됨으로, 본과제기술과 JP , WO 1997/035193, WO 1994/ 는부분적으로유사한것으로판단됨

89 기술코드 기술분류 세부기술요약 D Histamine Histamine 의방출을조절함으로써면역반응을제어하는펩타이드또는펩티도미메틱치료제 해외특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 항알레르기제로서유용한신규복합체분자를개 시하고있으며, 이러한복합체분자는세포침입 WO 2000/ Ramot At Tel Aviv University Ltd.(IL) 공개 4 에관해서능력이있는제1 의세그먼트및비만세포과립화를감소또는배제할수있고, 또한비만세포로부터의히스타민분비등의알레르기매개물을감소또는배제할수있는제2 의세그먼 트를가지는펩타이드및펩티도미메틱치료제에 관하여개재하고있음. IgE 항체의 Fc 영역에있는펩타이드로부터찾아 낸신규 penta peptid 를발굴하였고이를통해 JP HITACHI CHEMICAL(JP) 공보 3 IgE 항체에서히스타민의유리를특이적으로억제할수있으며, 또한알레르기질환을예방또는 치료하기위한치료제로서유용한펩타이드 (Asp-Ser-Asp-Gly-Lys) 를개발함. IgE 항체의 Fc 영역의펩타이드부분또는그유 사펩타이드를여러가지로합성하여항알레르기 JP HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 3 성펩타이드를제공하는것으로, 상기의목적으로합성된 H-Asp-Gly-Lys-OH 로표현되는트리펩타 이드는히스타민유리를억제하는것과동시에 IgE 항체생산을억제함. 항알레르기치료용펩타이드에관한것으로, 보다 Peptide 상세하게는 N-term 또는 C-term 에확장된체인을 WO 1996/ Therapeutics 공개 3 포함하는펩타이드 (Phe-Phe-Xaa-Phe) 치료제에관한 Limited(GB) 것으로, 이를통해히스타민방출을제어하여알레 르기치료제로활용할수있음을기재하고있음. 국내특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 검토의견 ( 종합유사도및 본기술분류는 Histamine 의방출을조절함으로써면역반응을제어하는펩타이드 또는펩티도미메틱치료제개발에관련된기술임

90 본기술분류의국가별출원건수는미국이 15건, 일본이 14건, 유럽이 11건, 국제출원이 5건및한국 3건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 Ramot At Tel Aviv University Ltd. 와같은이스라엘국적출원인, HITACHI CHEMICAL과같은일본국적출원인및 Peptide Therapeutics Limited와같은영국국적의출원인파악됨. 대처방안 ) WO 2000/078346은비만세포중에서비만세포탈과립을저지하고히스타민분비를저지하는효과를갖는제1의세그먼트와제2의세그먼트를포함하는펩타이드및펩티도미메틱치료제에관하여기재하고있음. JP 과 JP 는 IgE의 Fc 영역에있는펩타이드로부터찾아낸신규 penta peptid의발굴및이를통해 IgE 항체에서히스타민의유리를특이적으로억제할수있는알레르기치료제에대해기재하고있음. WO 1996/ 은히스타민방출을제어하는 N-term 또는 C-term에확장된체인을포함하는펩타이드 (Phe-Phe-Xaa-Phe) 치료제에관하여기재하고있음. 알레르기치료하기위한히스타민방출저해효과를갖는펩타이드개발기술인 WO 2000/078346, JP , JP 및 WO 1996/01433은본기술분류의목적이유사한것으로판단되나, WO 2000/078346은비만세포중에서유래한세그먼트를포함하는치료제를, JP 와 JP 는 IgE의 Fc 영역에있는펩타이드로부터찾아낸신규 penta peptide를, WO 1996/ 은 N-term 또는 C-term에확장된체인을포함하는펩타이드 (Phe-Phe-Xaa-Phe) 대해기재하고있는반면, 본과제기술의목적경로인 HRF을이용한펩티도미메틱치료제개발기술과부합되지않는것으로판단됨으로, 본과제기술과 WO 2000/078346, JP , JP 및 WO 1996/01433은부분적으로유사한것으로판단됨

91 기술코드 E 기술분류 MHC 세부기술요약 MHC 부류의존성 T- 세포매개된질병을치료하는데유효한펩타이드치료제 해외특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 WO 1997/ 출원인 ( 출원인국적 ) Syngenta AG.(GB) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 공개 2 핵심요지 P-AA1-AA2-AA3-AA4-AA5-AA6-AA7-AA8-Q 로 표시된약학적으로유용한펩타이드유도체및이 를함유하는약학조성물에관한것으로, 이를이 용하여류마티스양관절염과같은 MHC 부류 II 의존성 T- 세포매개된자가면역또는염증성질 병을치료하는데유효함. 본발명은자기내성화 (tolersation) 에사용될수있는 펩타이드및펩타이드의조합에관한것으로, MHC WO 2009/ CIRCASSIA LIMITED(GB) 공개 1 클래스 II-결합 T 세포에피토프를포함하는영역은주어진단백질의 Der p 및 Der f 상동체사이에유래하였으며, 이렇게유래된펩타이드먼지진드기알레르겐에대한자기내성화에의한집먼지진드기알레르기의예방또는치료에사용하는데적합함. 본발명은화학식 (I):P-R1-R2-R3-R4 의약학적으로 유용한펩타이드유도체및이러한약학적으로수 WO 1998/ Syngenta AG.(GB) 공개 1 용가능한염및그것들을함유한약학적조성물에관한것으로, 신규펩타이드유도체는 MHC 클래스 II 의존 T-세포매개자기면역질환또는염증성질환 ( 예를들면, 류머티즘관절염 ) 을치료할때활용이가능함. 자가면역성및알레르기와같은유해면역반응의 치료, 예방및진단을위한조성물및방법에사용 하기위한주조직적합성복합체 (Major WO 1994/ Anergen, Inc.(US) 공개 1 Histocompatibility Complex; MHC) 당단백질단백질서열로부터유도된면역원성올리고펩타이드에관한것으로, 상기펩타이드는유해면역반응과관련된 MHC 부류 II 분자의 β 사슬의초가변성영역으로부터유도할수있으며, 이를통해 MHC 의조절이가능한알레르기치료제로활용이가능함. 국내특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지

92 본기술분류는 MHC 부류의존성 T- 세포매개된질병을치료하는데유효한펩 타이드치료제개발에관련된기술임. 본기술분류의국가별출원건수는미국이 17건, 국제출원이 17건, 유럽이 13건, 일본이 12건및한국 5건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 Syngenta AG. CIRCASSIA LIMITED과같은영국국적출원인, Anergen, Inc 과같은미국국적출원인이파악됨. 검토의견 ( 종합유사도및 대처방안 ) WO 1997/ 은 MHC 부류 II 의존성 T-세포매개된자가면역또는염증성질병을치료하는데유효한 P-AA1-AA2-AA3-AA4-AA5-AA6-AA7-AA8-Q로표시된약학적으로펩타이드유도체에관하여기재하고있음. WO 2009/ 는 MHC 클래스 II-결합 T 세포에피토프를포함하는영역은주어진단백질의 Der p 및 Der f 상동체사이에유래한펩타이드를이용하여진드기알레르기의예방또는치료방법에관하여기재하고있음. WO 1998/023644는 MHC 클래스 II 의존 T-세포매개자기면역질환또는염증성질환 ( 예를들면, 류머티즘양관절염 ) 을치료에유효한 (I):P-R1-R2-R3-R4로표시된약학적으로유용한펩타이드유도체에관하여기재하고있음 WO 1994/013320의 MHC 폴리펩타이드는 MHC 부류 II 분자의초가변성영역으로부터유래하는서열을가지고있으며, 상기의펩타이드는 MHC 관련알레르기질환을치료하는데유효하다고기재하고있음. 알레르기치료하기위한 MHC를제어할수있는펩타이드치료제개발기술인 WO 1997/046578, WO 2009/022154, WO 1998/023644, WO 1994/ 은 MHC 를제어할수있는펩타이드치료제에관한것으로, 본기술분류의목적이유사한것으로판단되나, 본과제기술의목적경로인 HRF을이용한히스타민방출을제어하는펩티도미메틱치료제개발에관한것으로그목표와방법이부합되지않는것으로판단됨으로, 본과제기술과 WO 1997/046578, WO 2009/022154, WO 1998/023644, WO 1994/ 은부분적으로유사한것으로판단됨

93 기술코 드 F 기술분류 기타 세부기술요약 G-protein receptor C5a를저해하는펩타이드 비만세포의활성을조절하는펩타이드 생리활성물질인 bradykinin을조절할수있는신규한펩타이드해외특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 G 단백결합리셉터의활성을수식하는능력을 가지는환상펩타이드화합물및펩타이드를이용 The University 하여천식및다른곳의알레르기성질환과같은 WO 2004/ of 공개 3 과민증의치료방법에관한것으로, 보다상세하 Queensland(AU) 게는 C5a 리셉터의안타고니스트로서작용하고다 형핵백혈구및대식세포의 C5a 리셉터에대해 작용하는펩타이드에대하여기재하고있음. 일반식 A-B-C-E-F-K-(D) Tic-G-M-F'-I 의신규펩 HOECHST 타이드및이의제조방법에관한것으로, 브라니 EP AKTIENGESEL LSCHAFT(DE) 등록 1 키닌길항작용을갖는신규활성펩타이드를개발하였으며개발된펩타이드는브라니키닌매개천 식, 알레르기, 등의병의치료에활용될수있다고 기재하고있음. 국내특허장벽 특허 ( 등록 공개 ) 번호 출원일자 출원인 ( 출원인국적 ) 권리 상태 유사도점수 (1-10) 핵심요지 KR 포항공과대학교산학협력단 (KR) 등록 2 본발명은비만세포의활성을유도하는펩타이드및이를포함하는면역조절제에관한것으로, 상기의펩타이드는비만세포가관여하는알레르기성질환의면역치료에효과적으로사용될수있다고기재하고있음. 검토의견 ( 종합유사도및 대처방안 ) 본기술분류는 G-protein, 비만세포, bradykinin등을조절하는유효한펩타이드치료제개발에관련된기술임. 본기술분류의국가별출원건수는미국이 45건, 일본이 42건, 유럽이 42건, 국제출원이 36건및한국 10건이고, 비교적높은유사도점수를받은주요출원인은 The University of Queensland 와같은호주국적출원인, 포항공과대학교산학협력단과같은한국국적인, HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT 과같은독일출원인이파악됨

94 주요국가의기술력비교 후보과제와유사한핵심특허의수를비교하여국가별점유율을비교함으로써, 정량적기술수준을분석함. 후보과제와유사한핵심특허의수는일본, 영국, 미국, 한국, 호주순으로타나나고있으며, 해외에서는다수의특허가출원 / 등록되었고, 국내에는핵심특허단 2건만소량으로출원 / 공개된것으로확인되었음. 핵심특허를출원인의출원인국적별로고찰해보면, 일본및영국국적의출원인에의해각각 5건, 미국국적의출원인에의해 4건, 한국, 호주국적출원인에의해각각 2건이출원되었고, 그외에벨기에, 독일, 이스라엘, 스웨덴에국적출원인에의해각각 1건이출원된것으로분석되었음. 일본국적출원인들은다양한기술분야에걸쳐핵심특허를보유하고있는것으로분석되었는데, 구체적으로면역글로불린을이용한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야 (A) 에 1건을보유하고있고, 알레르기유발물질로유래된치료제개발기술분유 (B) 에 2건을보유하고있으며, histamine의방출을조절하는펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야 (D) 에 2건을보유하고있는것으로파악됨. 영국국적출원인들은본후보과제중 T세포나 T세포수용체를포함하는치료제개발기술분야 (B) 에 1건을보유하고있고, histamine의방출을조절하는펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야 (D) 에서는 1건을보유하고있으며, MHC 부류의존성 T-세포에유효한펩타이드치료제개발기술분야 (E) 에서는 3건을보유하고있는것으로파악됨. 미국국적출원인들은면역글로불린을이용한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야 (A) 에 3건을보유하고있고, MHC 부류의존성 T-세포에유효한펩타이드치료제개발기술분야 (E) 에서는 1건을보유하고있는것으로파악됨

95 한국국적출원인들은알레르기유발물질로유래된치료제개발기술분유 (B) 에 1건을보유하고있고, 기타 (F) 에서 1건을보유하고있는것으로파악됨. 한편, 본후보과제의총핵심특허 22건중 2건이한국국적출원인에의해출원되어전체 9.1% 를차지하고있는반면, 일본과영국은 5건으로 22.7% 를차지하고있고, 미국은 4건으로 18.2% 그리고호주가 2건으로 9.1% 를차지하고있는것으로분석됨. 다각적인분야에서다양한국적의출원인들이알레르기치료를위한펩타이드개발연구를진행하고있음을알수있음. 핵심특허유사도비교 후보과제의기술과핵심특허의유사도를국가별로비교함으로써, 후보기술에 대한국내수준을정성적으로비교 분석함. 후보과제의한국국적출원인에의한핵심특허의기술수준을 2.0으로본다면, 이스라엘은 4.0, 벨기에는 3.0, 일본은 2.6 및미국은 2.5로파악됨. 특히이스라엘은출원건수에비하여유사도가높은특성을가지며, 이는본연구과제인 histamine 방출조절과관련된펩티도미메틱치료제기술과유사도가높은것으로파악됨. 국내기업에의한핵심특허의기술수준을 2.0으로본다면, 해외기업에의한핵심특허의기술수준은 2.3으로파악됨. 즉, 본연구과제에기술영역에서는국내기업과해외기업에대한기술격차가적은것으로판단됨. 따라서한국은본후보과제와관련하여핵심특허의건수와같은정량적인측면의차이는크게나지만, 기술수준과같은정성적인측면에서는외국과의격차가적을것으로판단됨

96 종합 면역글로불린을이용한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야에있어서, 미국이 3건, 일본 1건, 벨기에 1건의핵심특허를보유하고있고, 주요출원인은 GlaxoSmithKline Biologicals S.A. 로파악됨. 핵심특허중 US (IgE의길항제로펩타이드및펩티도미메틱을개발 ) 은목적이본과제기술의펩티도미메틱제조기술과유사하나, 물질을탐지하는경로가비유사한것으로파악됨. 그외의 JP , WO 2009/ 및 WO 2000/ 은 IgE 또는 IgG의도메인및 Fc receptor 에서유래한펩타이드발굴이라는점에서비유한것으로파악됨. 알레르기유발물질로분리된펩타이드치료제개발기술분야에있어서, 한국, 일본, 스웨덴각각 1건의핵심특허를보유하고있음. 핵심특허중 US (GIF를이용한면역반응억제 ) 및 KR ( 알레르기환자의혈청과결합하는펩타이드 ) 은본과제기술과목적은유사하나, 알레르기유발물질을이용한다는점에서비유사한것으로판단됨. T 세포에피토프를포함하는펩타이드치료제개발기술분야에있어서, 일본, 영국, 호주각각 1건의핵심특허를보유하고있고, 주요출원인은 Circassia Limited로파악됨. 핵심특허중 WO 1997/035193(T세포가활성화되면서발생하는잠재펩타이드 ) 은본과제기술의알레르기치료라는목적은유사하나, T 세포에서유래된펩타이드를이용한다는점에서비유사한것으로판단됨. Histamine의방출을조절하는펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발기술분야에있어서, 일본 2건, 이스라엘 1건, 영국 1건의핵심특허를보유하고있고, 주요출원인은 HITACHI CHEMICAL로파악됨. 핵심특허중 WO 2000/078346( 히스타민분비를감소시키는펩타이드및펩티도미메틱 ) 은본과제기술과동일한목적및접근방법을개시하고있는바, 본기술분류와유사하나, 펩티도미메틱을발굴하는작용기전과발굴된펩티도미메틱은상이한것으로판단됨. 또한 JP , JP , WO 1996/014333도본과제기술인히스타민방출을조절할수있는조성물을발굴한다는점에서부분적으로유사하나, 펩타이드를발굴하는작용기전과발굴된펩타이드는상이한것으로판단됨. 따라서본기술분야는일본국적의출원인들에의해출원되고있으나, 작용기전과펩타이드서열상의차이가존재하여신규기전알레르기펩티도미메틱치료

97 제에대한권리범위설정이가능할것으로판단됨. MHC에의해매개된질병을치료하는유효한펩타이드개발기술분야에있어서, 영국 3건, 호주 1건의핵심특허를보유하고있고, 주요출원인은 CIRCASSIA LIMITED로파악됨. 핵심특허중 WO 1997/046578(MHC 부류Ⅱ 의존성 T-세포매개된질병치료 ) 은본과제기술과동일한목적을개시하고있으나, 펩타이드발굴경로가비유사한것으로판단됨. 나. 후보과제독창성분석 (1) 지재권확보가능성 후보과제의지재권확보가능성의판단을위해, 기술수준판단과정에서추출된유사선행특허들을대상으로후보과제핵심기술과의유사성및차이점을분석하고, 세부기술별지재권확보가능성을판단함. 소분류별지재권확보가능성에대해분석한후대처방안마련을통해유사선행특허의극복가능여부를판단하고, 전체후보과제의지재권확보가능성에대한판단을수행함. (2) 유사특허리스트 연번 세부기술 특허 ( 등록 / 공개 ) 번호출원일자출원인권리상태 1 A [US] A [JP] A [WO] 2009/ A [WO] 2000/ Genentech, INC.(US) TAISHO PHARMACEUTIC AL CO. LTD. (JP) SYNTONIX PHARMACEUTI CALS, INC.(US) GlaxoSmithKline Biologicals S.A.(BE) 유사도점수 (1-10) 공개 4 공개 3 공개 3 공개 3 발명의명칭 Method for treatment of allergic asthma NEW IgE PRODUCTION SUPPRESSING SUBSTANCE I MMU NOMO D U L AT O R Y PEPTIDES EPITOPES OR MIMOTOPES DERIVED FROM THE C-EPSILON-3 C-EPSILON-4 OR DOMAINS OF IgE, ANTAGONISTS THEREOF, AND THEIR THERAPEUTIC USES 5 A [US] SEKISUI 공개 2 Cyclic peptides and analogs

98 6 B [KR] B [US] CHEMICAL CO. LTD.(JP) 강원대학교산학협력단 (KR) Kirin Beer Kabushiki Kaisha(JP) 등록 2 등록 2 useful to treat allergies 알레르기질환예방및치료용펩 타이드또는그의염및이를함유 한의약조성물 Method for recombinant production of biologically active polypeptides 8 B [WO] 2009/ Phadia AB(SE) 공개 1 Novel Wheat Allergens 9 C [JP] C [WO] 1997/ C [WO] 1994/ D [WO] 2000/ D [JP] D [JP] HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC(JP) CIRCASSIA LIMITED(GB) THE UNIVERSITY OF MELBOURNE(AU) Ramot At Tel Aviv University Ltd.(IL) HITACHI CHEMICAL(JP) HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 2 Peptide And Its Use 공개 2 공개 2 Cryptic peptides for use in inducing immunologic tolerance T CELL EPITOPES OF RYEGRASS POLLEN ALLERGEN 공개 4 Novel anti-allergic agents 등록 3 등록 3 NOVEL PEPTIDE, SALT THEREOF AND PEPTIDERGIC ANTIALLERGIC AGENT NEW TRIPEPTIDE, INTERMEDIATE OF SAME TRIPEPTIDE, PRODUCTION THEREOF AND ANTIALLERGIC DRUG Peptide PEPTIDES FOR ANTI-ALLERGY 15 D [WO] 1996/ Therapeutics 공개 3 Limited(GB) TREATMENT 16 E [WO] 1997/ Syngenta AG.(GB) 공개 2 Peptide derivatives CIRCASSIA PEPTIDE WITH MULTIPLE 17 E [WO] 2009/ 공개 1 LIMITED(GB) EPITOPES 18 E [WO] 1998/ Syngenta AG.(GB) 공개 1 Peptide derivatives 19 E [WO] 1994/ F [WO] 2004/ F [KR] F [EP] Anergen, Inc.(US) The University of Queensland(AU) 포항공과대학교산학협력단 (KR) HOECHST AKIENGESELLS CHAFT(DE) 공개 1 공개 3 등록 2 VACCINATION WITH PEPTIDE OF MHC CLASS II MOLECULES FOR TREATMENT OF AUTOIMMUNE DISEASE Treatment of hypersensitivity conditions 비만세포의활성을유도하는펩타 이드및이를포함하는면역조절제 등록 1 Peptide antagonists of bradykinin

99 (3) 세부기술별유사특허분석 기술코드기술분류기술요약 A 면역글로불린을이용한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제개발 IgE 또는 IgG 등면역글로블린을저해하는펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 발굴및이를이용한치료제개발 IgE 또는 IgG 등면역글로블린의도메인및 Fc receptor에서유래한펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 발굴 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태 권리존속기 간 [US] Genentech, INC.(US) 공개 ( 포기 ) - 발명의명칭 Method for treatment of allergic asthma 유사점 / 차이점 유사점 : IgE 길항제로사용될수있는펩타이드유사체, 펩티도미메틱을 개발하여알레르기천식을치료하는방법에대하여기재하고있 다는점에서유사함 차이점 : 본과제는 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저 해하는펩티도미메틱을개발한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태 권리존속기 간 [JP] TAISHO PHARMACEUTICAL CO. LTD. (JP) 공개 ( 취하 ) - 발명의명칭 NEW IgE PRODUCTION SUPPRESSING SUBSTANCE 유사점 / 차이점 유사점 : IgE 생산을억제하는신규한펩타이드개발로알레르기천식을치료하는방법에대하여기재하고있다는점에서유사함차이점 : 선행문헌은 IgE 생산에억제작용을하는펩타이드개발에기재하고있다는점에서상이함

100 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2009/ SYNTONIX PHARMACEUTICALS, INC.(US) 공개 - 발명의명칭 IMMUNOMODULATORY PEPTIDES 유사점 / 차이점 유사점 : 펩타이드를개발하여알레르기천식을치료하는방법에대하여기재하고있다는점에서유사함차이점 : 선행문헌은 IgG의 Fc 수용체에결합하는펩타이드를개발한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2000/ GlaxoSmithKline Biologicals S.A.(BE) 공개 - 발명의명칭 유사점 / 차이점 EPITOPES OR MIMOTOPES DERIVED FROM THE C-EPSILON-3 OR C-EPSILON-4 DOMAINS OF IgE, ANTAGONISTS THEREOF, AND THEIR THERAPEUTIC USES 유사점 : IgE의분리된펩타이드로면역예방또는면역치료에이용될수있는알레르기치료제를개발한다는점에서유사함차이점 : 선행문헌은 IgE의도메인으로부터유래된에피토프를포함하는치료제개발에대해기재하고있다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [US] RIGEL PHARMACEUTICALS, INC.(US) 공개 ( 포기 ) - 발명의명칭 유사점 / 차이점 Cyclic peptides and analogs useful to treat allergies 유사점 : IgE을중재할수있는펩타이드를개발하고, 이를이용하여 IgE의발현으로야기될수있는질병을치료할수있다는점에서유사함차이점 : 선행문헌은 IgE 생산을조절할수있는 IL-4관련화합물개발에대해기재하고있다는점에서상이함 검토의견 ( 종합유사도 ) 본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적이유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

101 기술코드기술분류기술요약 B Allergen 알레르기유발물질 (Allergen) 로부터분리된펩타이드 ( 펩티도미메틱 ) 치료제 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [KR] 강원대학교산학협력단 (KR) 등록 발명의명칭 유사점 / 차이점 알레르기질환예방및치료용펩타이드또는그의염및이를함유한의약조성물유사점 : 다수의펩타이드를발굴하여알레르기예방및치료용의약조성물로개발하고자함차이점 : 선행문헌은알레르기유발물질 (allergen) 로부터발굴된펩타이드를이용하여면역치료제를개발한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [US] Kirin Beer Kabushiki Kaisha(JP) 등록 ( 소멸 ) - 발명의명칭 Suppressor T-cell hybridoma and production of allergen specific glycosylation inhibiting factor 유사점 : 펩타이드를발굴하여알레르기예방및치료용의약조성물로 개발하고자함 유사점 / 차이점 차이점 : 선행문헌은항원특이적인 human glycosylation inhibiting factor (GIF) 를제공하며, 이를통해삼나무화분에대한알레 르기치료제를제공함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2009/ Phadia AB(SE) 공개 - 발명의명칭 Novel wheat allergens 유사점 : 알레르기천식치료용펩타이드를발굴하고이를이용하여알레르기천식예방및치료용의약조성물을개발하고자함 유사점 / 차이점 검토의견 ( 종합유사도 ) 차이점 : 선행문헌은밀 (Tricum aestivum) 에의해발생할수있는알레르기천식을치료하기위한방법으로밀로부터분리된폴리펩타이드치료제를제공함본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적이유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

102 기술코드기술분류기술요약 C T-epitope T 에피도프를포함하는펩타이드치료제 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [JP] HAYASHIBARA BIOCHEM LAB INC(JP) 등록 발명의명칭 PEPTIDE AND ITS USE 유사점 / 차이점 유사점 : 알레르기를유발하는물질에대한치료제로서신규한펩타이 드를발굴하고이를유효성분으로포함하는면역치료제를개 발하고자함 차이점 : 선행문헌은알레르기를일으키는 T 세포에피토프를포함하는 펩타이드에관한것으로그물질이상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1997/ CIRCASSIA LIMITED(GB) 공개 - 발명의명칭 유사점 / 차이점 CRYPTIC PEPTIDES AND METHOD FOR THEIR IDENTIFICATION PEPTIDES CRYPTIQUES ET LEUR PROCEDE D'IDENTIFICATION 유사점 : 항원과의반응에의해서발생하는신규한펩타이드를발굴하고이를유효성분으로포함하는면역치료제를개발하고자함차이점 : 선행문헌은항원과 T세포반응을통해신규한잠재펩타이드를발굴하고한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1994/ THE UNIVERSITY OF MELBOURNE(AU) 공개 - 발명의명칭 T CELL EPITOPES OF RYEGRASS POLLEN ALLERGEN 유사점 : 단백질알레르기에서유래된신규한펩타이드를발굴하고이 를유효성분으로포함하는면역치료제를개발하고자함 유사점 / 차이점 검토의견 ( 종합유사도 ) 차이점 : 선행문헌은단백질알레르기에서유래된하나또는그이상의 T세포에피토프를포함하는펩타이드에대해기재한다는점에서상이함본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적이유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

103 기술코드기술분류기술요약 D Histamine Histamine 의방출을조절함으로써면역반응을제어하는펩타이드또는펩티도미메틱치료제 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2000/ Ramot At Tel Aviv University Ltd.(IL) 공개 - 발명의명칭 Novel anti-allergic agents 유사점 : 비만세포로분비되는히스타민등의알레르기전달물질을감소또는소실시킬수있는펩타이드및펩티도미메틱에대해기재하고있다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 본과제는 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱을개발에대해기재하고있는반면, 선행문헌은제 1 세그먼트와제 2 세그먼트를포함하는펩타이드를개발한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [JP] HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 ( 소멸 ) - 발명의명칭 NOVEL PEPTIDE, SALT THEREOF AND PEPTIDERGIC ANTIALLERGIC AGENT 유사점 : IgE 생산및히스타민유리를억제하는펩타이드또는그유도체 를개발하였으며, 알레르기치료제로활용한다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 본과제는 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하 는펩티도미메틱을개발에대해기재하고있는반면, 선행문헌은 IgE 의 Fc 수용체에결합하는펩타이드를개발한다는점에서상이함

104 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [JP] HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 ( 소멸 ) - 발명의명칭신규트리펩타이드, 그중간체, 그러한제조법및항알레르기제 유사점 : IgE 생산및히스타민유리를억제하는펩타이드또는그유도체 를개발하였으며, 알레르기치료제로활용한다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 본과제는 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해 하는펩티도미메틱을개발에대해기재하고있는반면, 선행문헌은 IgE 의 Fc 수용체에결합하는펩타이드를개발한다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1996/ Peptide Therapeutics Limited(GB) 공개 - 발명의명칭 PEPTIDES FOR ANTI-ALLERGY TREATMENT 유사점 : 히스타민유리를억제하는펩타이드에관한것으로, 알레르기치료 제로활용한다는점에서유사함. 유사점 / 차이점 차이점 : 본과제는 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱을개발에대해기재하고있는반면, 선행문헌은 N-말단또는 C-말단의확장으로인해개발된펩타이드에관하여기재하고있다는점에서상이함 검토의견 ( 종합유사도 ) 본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적과연구방향에서histamine 방출조절이라는유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

105 기술코드기술분류기술요약 E MHC MHC 부류의존성 T- 세포매개된질병을치료하는데유효한펩타이드치료제 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1997/ Syngenta AG.(GB) 공개 - 발명의명칭 PEPTIDE DERIVATIVES 유사점 / 차이점 유사점 : 약학적으로유용한펩타이드유도체를이용하여염증성질병을치료하는방법에기재하고있다는점에서유사함차이점 : 선행기술에서신규한펩타이드는 MHC 부류 Ⅱ 의존성 T-세포매개된질병을치료하는데유효하다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2009/ CIRCASSIA LIMITED(GB) 공개 - 발명의명칭 PEPTIDE WITH MULTIPLE EPITOPES 유사점 / 차이점 유사점 : 약학적으로유용한펩타이드유도체를이용하여염증성질병을치료하는방법에기재하고있다는점에서유사함차이점 : 선행기술에서신규한펩타이드는 MHC 부류 Ⅱ 의존성 T-세포매개된질병을치료하는데유효하다는점에서상이함

106 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1998/ Syngenta AG.(US) 공개 - 발명의명칭 Peptide derivatives 유사점 / 차이점 유사점 : 약학적으로유용한펩타이드유도체를이용하여염증성질병을치료하는방법에기재하고있다는점에서유사함차이점 : 선행기술에서신규한펩타이드는 MHC 부류 Ⅱ 의존성 T-세포매개된질병을치료하는데유효하다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 1994/ Anergen, Inc.(US) 공개 - 발명의명칭 Vaccination with peptide of MHC class II molecules for treatment of autoimmune disease 유사점 : 약학적으로유용한펩타이드유도체를이용하여알레르기성질병 을치료하는방법에기재하고있다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 선행기술에서 MHC 부류 II 분자의 β 사슬의초가변성영역으로 부터유도된펩타이드를개발하였으며, MHC 관련질병을치료하 는데유효하다는점에서상이함 검토의견 ( 종합유사도 ) 본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적이유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

107 기술코드기술분류기술요약 F 기타 G-protein receptor C5a 를저해하는펩타이드 비만세포의활성을조절하는펩타이드 생리활성물질인 bradykinin 을조절할수있는신규한펩타이드 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [WO] 2004/ The University of Queensland(AU) 공개 - 발명의명칭 TREATMENT OF HYPERSENSITIVITY CONDITIONS 유사점 : 알레르기성천식을개선할수있는화합물및펩타이드를기재 하고있다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 선행기술은세포막을통해정보전달을중개하는 G-protein receptor 를저해함으로서염증성질환을치료할수있는펩타 이드를개발했다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [KR] 포항공과대학교 산학협력단 (KR) 등록 발명의명칭비만세포의활성을유도하는펩타이드및이를포함하는면역조절제 유사점 / 차이점 유사점 : 신규한펩타이드는각종알레르기성질환의면역치료에효과적으로사용할수있다는점에서유사함차이점 : 선행기술은비만세포의활성을유도하는펩타이드를발굴하여면역조절제로개발하였다는점에서상이함 특허 ( 등록 공개 ) 번호출원일자출원인 ( 출원인국적 ) 권리상태권리존속기간 [EP] HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT(DE) 등록 발명의명칭 Peptide antagonists of bradykinin 유사점 : 약학적으로유용한펩타이드유도체를이용하여알레르기, 천식 등을치료하는데이용될수있다는점에서유사함 유사점 / 차이점 차이점 : 선행기술은백혈구의유출을일으키는생리활성물질인 bradykinin 을조절할수있는신규한펩타이드의개발하여 관련질병을치료하고자한다는점에서상이함 검토의견 ( 종합유사도 ) 본기술분류에서펩타이드알레르기치료제개발이라는목적이유사한선행특허가조사되었지만, 본과제의기획방향인 IgE-dependent histamine releasing factor (HRF) 를저해하는펩티도미메틱치료제개발과일치되는선행특허는조사되지않음

108 (4) 본원특허 KR 에대한대응전략 구분본원특허핵심특허 출원번호 [KR] PCT/IL00/00346 출원일 ( 발표일 ) 출원인 ( 발표자 ) 이화여자대학교산학협력단 Ramot At Tel Aviv University Ltd. 등록 ( 공개 ) 번호 [KR] [WO] 2000/ 권리상태등록공개 AAVALLPAVLLALLAP 대표도면 요약 IgE-의존적히스타민방출인자비만세포로부터의히스타민분비등의 (IgE-dependent histamine releasing factor, 알레르기매개물을감소시킬수있는신 HRF) 및이에결합하는펩타이드생산방법규복합체분자생산방법 청구항 비교 A: 야생형 IgE-의존적히스타민방출인자의 N-말단이제거되어이량체의형성이가능하고히스타민및 IL-8 분비능이향상된재조합결실형 IgE-의존적히스타민방출인자 B: 결실형 IgE-의존적히스타민방출인자또는제 C': 6항의동형또는이형이량체를이용한 HRF에의한알레르기발생을억제할수있는약물의검출방법 C: (V, Y, E 또는 A) (T, V, F 또는 A) (Y, P 또는 A) (P, G 또는 K) (A, L, S 또는 W) (A, P 또는 M) 의아미노산서열을갖는 HRF 결합펩타이드및이를포함한치료제. AAVALLPAVLLALLAPKNNLKECGLY 및그환상유도체를포함하는펩타이 드및치료제 구성요소 비교 A+B+C C' 유사도분석 본원특허의펩타이드아미노산서열은대응특허의서열과대응되나, 대응특허에는히스타민방출인자와 HRF에의한알레르기발생억제에단계가기재되어있지않고, 아미노산서열에도차이가존재함으로, 본원특허와핵심특허는부분적으로유사하다고판단됨 대응전략 본원특허는신규한 HRF 기전을통한펩티도미메틱을발굴하고자하는특징이있는 기술이며, 아미노산서열상이함으로전체적으로비유사한기술로판단되며, 기획 방향대로연구를진행하는것이바람직하다고판단됨

109 구분본원특허핵심특허 출원번호 [KR] [JP] 출원일 ( 발표일 ) 출원인 ( 발표자 ) 이화여자대학교산학협력단 HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 ( 공개 ) 번호 [KR] [JP] 권리상태등록등록 대표도면 요약청구항비교구성요소비교유사도분석 히스타민의유리를특이적으로억제할수 IgE-의존적히스타민방출인자있는 IgE 항체의 Fc 영역에있는펩타이 (IgE-dependent histamine releasing factor, 드로부터찾아낸신규 penta peptid HRF) 및이에결합하는펩타이드생산방법 (Asp-Ser-Asp-Gly-Lys) 를생산방법 A: 야생형 IgE-의존적히스타민방출인자의 N-말단이제거되어이량체의형성이가능하고히스타민및 IL-8 분비능이향상된재조합결실형 IgE-의존적히스타민방출인자 B: 결실형 IgE-의존적히스타민방출인자또는제 6항의동형또는이형이량체를이용한 C : Asp-Ser-Asp-Gly-Lys로표현되는신규펩타 HRF에의한알레르기발생을억제할수있는이드및이를포함하는항알레르기제약물의검출방법 C: (V, Y, E 또는 A) (T, V, F 또는 A) (Y, P 또는 A) (P, G 또는 K) (A, L, S 또는 W) (A, P 또는 M) 의아미노산서열을갖는 HRF 결합펩타이드및이를포함한치료제 A+B+C C' 본원특허의펩타이드아미노산서열은대응특허의서열과대응되나, 대응특허에는히스타민방출인자와 HRF에의한알레르기발생억제에단계가기재되어있지않고, 아미노산서열에도차이가존재함으로, 본원특허와핵심특허는부분적으로유사하다고판단됨 대응전략 본원특허는신규한 HRF 기전을통한펩티도미메틱을발굴하고자하는특징이있는 기술이며, 아미노산서열상이함으로전체적으로비유사한기술로판단되며, 기획 방향대로연구를진행하는것이바람직하다고판단됨

110 구분본원특허핵심특허 출원번호 [KR] [JP] 출원일 ( 발표일 ) 출원인 ( 발표자 ) 이화여자대학교산학협력단 HITACHI CHEMICAL(JP) 등록 ( 공개 ) 번호 [KR] [JP] 권리상태등록공개 대표도면 요약청구항비교구성요소비교유사도분석 히스타민의유리를특이적으로억제할수 IgE-의존적히스타민방출인자있는 IgE 항체의 Fc 영역에있는펩타이드 (IgE-dependent histamine releasing factor, 로부터찾아낸 -Asp-Gly- 또는 -Asp-Ser- HRF) 및이에결합하는펩타이드생산방법를포함하는신규펩타이드를생산방법 A: 야생형 IgE-의존적히스타민방출인자의 N-말단이제거되어이량체의형성이가능하고히스타민및 IL-8 분비능이향상된재조합결실형 IgE-의존적히스타민방출인자 C ' : H - A s p - G l y - L y s - O H, B: 결실형 IgE-의존적히스타민방출인자또는 H - S e r - A s p - G l y - L y s - O H, 제 6항의동형또는이형이량체를이용한 H - A s p - S e r - A s p - G l y - L y s - O H, HRF에의한알레르기발생을억제할수있는 H-Ala-Asp-Ser-Asp-Gly-Lys-OH의서열약물의검출방법을갖는펩타이드및이를포함한알레 C: (V, Y, E 또는 A) (T, V, F 또는 A) (Y, P 르기치료제또는 A) (P, G 또는 K) (A, L, S 또는 W) (A, P 또는 M) 의아미노산서열을갖는 HRF 결합펩타이드및이를포함한치료제 A+B+C C' 본원특허의펩타이드아미노산서열은대응특허의서열과대응되나, 대응특허에는히스타민방출인자와 HRF에의한알레르기발생억제에단계가기재되어있지않고, 아미노산서열에도차이가존재함으로, 본원특허와핵심특허는부분적으로유사하다고판단됨 대응전략 본원특허는신규한 HRF 기전을통한펩티도미메틱을발굴하고자하는특징이있는 기술이며, 아미노산서열상이함으로전체적으로비유사한기술로판단되며, 기획 방향대로연구를진행하는것이바람직하다고판단됨

111 구분본원특허핵심특허 출원번호 [KR] PCT/GB95/02580 출원일 ( 발표일 ) 출원인 ( 발표자 ) 이화여자대학교산학협력단 Peptide Therapeutics Limited 등록 ( 공개 ) 번호 [KR] [WO] 1996/ 권리상태등록공개 대표도면 요약 청구항 비교 IgE-의존적히스타민방출인자히스타민방출을제어하여 N-말단또는 (IgE-dependent histamine releasing factor, C-말단에확장된체인을포함하는펩타이 HRF) 및이에결합하는펩타이드생산방드생산방법법 A: 야생형 IgE-의존적히스타민방출인자의 N-말단이제거되어이량체의형성이가능하고히스타민및 IL-8 분비능이향상된재조합결실형 IgE-의존적히스타민방출인자 B: 결실형 IgE-의존적히스타민방출인자또는제 6항의동형또는이형이량체를이용한 C': Phe-Phe-Xaa-Phe의서열을포함하는펩타 HRF에의한알레르기발생을억제할수있는이드및이를포함하는알레르기치료제약물의검출방법 C: (V, Y, E 또는 A) (T, V, F 또는 A) (Y, P 또는 A) (P, G 또는 K) (A, L, S 또는 W) (A, P 또는 M) 의아미노산서열을갖는 HRF 결합펩타이드및이를포함한치료제 구성요소 비교 A+B+C C' 유사도분석 대응전략 본원특허의펩타이드아미노산서열은대응특허의서열과대응되나, 대응특허에는히스타민방출인자와 HRF에의한알레르기발생억제에단계가기재되어있지않고, 아미노산서열에도차이가존재함으로, 본원특허와핵심특허는부분적으로유사하다고판단됨본원특허는신규한 HRF기전을통한펩티도미메틱을발굴하고자하는특징이있는기술이며, 아미노산서열상이함으로전체적으로비유사한기술로판단되며, 기획방향대로연구를진행하는것이바람직하다고판단됨

112 다. 결론 핵심기술 A B C D 핵심특허 ( 공개 / 등록번호 ) [US] [JP] [WO] 2009/ [WO] 2000/ [US] [KR] [US] [WO] 2009/ [JP] [WO] 1997/ [WO] 1994/ [WO] 2000/ [JP] [JP] [WO] 1996/ 권리상태 공개 ( 포기 ) 공개 ( 취하 ) 공개 공개 공개 ( 포기 ) Family 출원국 유럽 일본 국제출원 - 유럽 일본 한국 미국유럽 일본 한국 미국 국제출원 등록 - 등록 ( 소멸 ) 공개 등록 공개 공개 공개 등록 ( 소멸 ) 등록 ( 소멸 ) 공개 유럽 일본 한국 국제출원유럽 일본 미국유럽 한국유럽 일본 미국유럽 일본 한국 미국유럽 일본 미국유럽 미국유럽 미국유럽 일본 미국 1 차분석결과대처방안마련결과 목적및결과물이유사하나 펩타이드발굴경로가 상이함목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적은유사하나펩타이드 발굴경로가상이함 목적, 연구방향및 결과물이유사, 개량특허확보가능목적, 연구방향이유사, 개량특허확보가능목적, 연구방향이유사, 개량특허확보가능 목적, 연구방향이유사, 개량특허확보가능 기술분류 A 문헌들은 지재권확보를위한 기술적근거자료 또는참고적자료로 활용이가능함 기술분류 B 문헌은 지재권확보를위한 기술적근거자료 또는참고적자료로 활용이가능함 기술분류 C 문헌은 지재권확보를위한 기술적근거자료 또는참고적자료로 활용이가능함 기술분류 D 문헌은 지재권확보를위한 참고적자료및 이론적근거로활용이 가능하며, 이를통해 해외특허, Cross License 가능특허 확보가능 ( 해외특허에 대한대체방안수립 )

113 유럽 E F [WO] 1997/ [WO] 2009/ [WO] 1998/ [WO] 1994/ [WO] 2004/ [KR] [EP] 일본공개한국미국유럽일본공개한국미국유럽공개일본미국유럽일본공개한국미국유럽공개일본미국등록 - 일본등록한국미국 목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함목적은유사하나펩타이드발굴경로가상이함 기술분류 E 문헌은지재권확보를위한기술적근거자료또는참고적자료로활용이가능함기술분류 F 문헌은지재권확보를위한기술적근거자료또는참고적자료로활용이가능함 상기표의결과는본개발기술과선행기술과의목적및대략적구성의대비를 통하여나온결과로서, 본개발기술이구체화되고, 상기선행기술에대한회피 설계방안을마련한다면지재권확보가능성은한단계높아질것이라판단됨. 라. 지재권확보가능성 (1) 지재권확보가능성 본과제기술은, HRF의수용체가 (Na, K)-ATPase의제3 세포질도메인 (CD3) 이며 HRF가 (Na,K)-ATPase의세포질리프레서 (repressor) 임을규명하여, HRF가호염기구에서히스타민분비를촉진하는정확한작용기전을규명하고, HRF 결합펩타이드가알레르기예방또는치료에사용될수있다는것을확인한자체보유특허기술 (AT295418E CA AA DE C0 EP B1 JP B2 KR B1 US B2; EP A3 JP B2 KR B1 US B2) 에기초한것임. 본과제기술은, 기존의알레르기치료제와는상이한새로운타겟 (HRF) 을가진신규기전펩타이드즉, HRF 결합펩타이드를 leading peptide로하여펩티도미

114 메틱치료제를개발하는것으로, 특허분석을한결과, 본사업단이자체보유한상기특허들을제외하면, 알레르기치료용펩타이드약물로서, HRF을타겟으로한 HRF 결합펩타이드를개발한특허는존재하지아니하였음. 따라서 HRF 결합펩타이드로서유효물질 HBP2를 leading peptide로하고펩타이드물성에의한혈장내불안정성및세포막불투과문제점을해결하기위해펩티도미메틱스를이용하여펩타이드약물이가지는단점을최소화한항알레르기성 3-mer 또는 4-mer 펩티도미메틱을개발하고자하는본과제기술은, 이러한펩티도미메틱스디자인기술에대해세계적으로독창적, 원천특허확보가가능함. (2) 향후고려해야할사항 펩타이드를의약품으로사용하는것은예전부터의약품개발에서궁극적인목표가되어왔는데, 그이유는 peptide는다양한내재적인물질을모방하여특이적인수용체에매우선택적으로결합할수있기때문임. 그러나실제로이를치료에사용하는데에는문제점들이있음. 펩타이드를의약품으로사용하는경우, 펩타이드를대량생산하는것과펩타이드를의도하는타겟에전달하는것과경구투여후나타나는주요한부작용이문제임. Bruce Merrifield에의해자동화된고체상펩타이드합성법이새로운정제방법과함께도입되면서펩타이드를대량생산장애는극복할수있게되었음. Linear peptide 의경우흡수가잘안되며, 빠른대사및제한적인생물학적안정성이문제이므로, 단백질분해에저항성을가지는안정적인펩타이드디자인이필요함. 알레르기는넓은스펙트럼을가진다는것과거의모든항알레르기의약품이유발하는부작용을고려해야함. 국내에서생체내의유용펩타이드소재에대한체계적인연구는진행된바없으며, 또한, 대량세포배양기술, 정제, 제제화등전체공정을수행할수있는생산기술의축적이필요한실정이고, 생산기술중미생물개량및발효기술은선진국수준이나분리정제기술및신물질탐색기술, 개발된신물질에대한안전성평가기술등의생물공정기술및하부기반기술이낙후되어있음. 해외에서도, 유용펩타이드리간드와관련하여저분자화합물형태의신약개발은주로거대제약회사를중심으로이루어지고있는실정이며, 최근에생명공학벤처기업과연구소를중심으로펩티돔차원에서의분석을통해유용바이오소

115 재를찾고자하는펩티도믹스 (Peptidomics) 접근방법이시도중임. 펩티도미메틱화합물을이용한치료제연구에는여러학문들이연계해있는데, 구조특성연구는분광학과이론화학이, 유용펩타이드리간드의정보처리, 저장및분석은정보기술 (IT) 이, 합성은유기화학과관련이있고, 여러생명현상을다루기때문에생화학과연관되어있으며, 의약품개발과신소재개발과연계가있어의약화학이나재료공학과연관지을수있음따라서, 펩티도미메틱화합물을이용한치료제개발시다양한분야의기술의접목이필요함. 또한, 알레르기치료제에대한기술의개발및개발된펩타이드의안정성에대한검증완료및사업화에대한소요기간으로는일반적으로약 6~7년이걸릴것으로예측됨. 4 절. 기술개발및사업화성공가능성 1. 기술개발성공가능성 : 매우높음 HRF의수용체가 (Na, K)-TPase의제3 세포질도메인 (CD3) 이고 HRF가 (Na, K) -ATPase의세포질리프레서 (repressor) 이기때문에, HRF가호염기구에서히스타민분비를촉진하는것을억제하기위해, 본과제기술은 HRF 결합약물로서세포막투과가능한소분자량의펩타이드 / 펩티도미메틱약물을개발하고자함. 즉, 본과제기술의핵심은항알레르기효과가있는펩타이드 HBP2를유효물질로하여분자량작고물성이향상된펩티도미메틱약물로전환하는기술을제공하는것임. 본과제기술은이미 N-terminal Peptidomimetic analog 합성기술을개발하고, 추가적으로 Parallel을합성하며, 이와더불어 Internal peptidomimetic analog 합성기술개발및 Truncated peptidomimetic analog library를구축하고, 이를기반으로천연펩타이드인 HBP-2의물성및활성을증가시키는 4mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 을확보하고 in vitro/in vivo 활성을검증하였음. 따라서본과제기술은기술개발성공가능성이매우높음. 2. 사업화성공가능성 : 높음 현재알레르기치료는완치를목표로하는것이아니라유발인자를피하고적절 한대증요법을통해증상을완화시키는방법이외에치료법은없음. 국내외경 쟁제약회사의아토피성피부염과알레르기치료제에대해서는스테로이드제제,

116 항히스타민제, 항생제등과같은약물요법이주를이루고있으나, 스테로이드계는소염작용이강력하나장기가면억억제작용을유발하면, 전신호르몬이상, 중독성, 피부약화등과같은부작용이유발될수있음. 또한, 항히스타민제는비만세포에서히스타민이유리되지못하도록하는효과가있으나, 장기복용시, 불면, 불안, 식욕감퇴등의부작용을유발할수있음. 본과제기술은단순한증상완화목적이아닌, 염증과면역반응간작용기전에기초한신규타겟에적용이가능하여알레르기증상에대한근본적인치료제로활용될가능성이높으므로, 사업화성공가능성이높음. 본과제기술은천연펩타이드인 HRF-binding Peptides를개발하여물질특허, 재조합단백질대량생산, 및항체제조기술을확보하였고, 이를기반으로펩티도미메틱기술을이용하여분자량 500 정도의펩티도미메틱화합물을도출하였으므로, 이러한펩티도미메틱기술이항알레르기치료에사용됨으로써, 원인적치료가가능한알레르기치료제개발로국내뿐만아니라해외에서의시장개척도가능함. 본과제기술의핵심기술과유사한특허가없기때문에, 연구를통해개발된기술의특허권확보로실용화를위한기술이전이용이할것임. 3. 신약으로서의경쟁력분석 (SWOT) 펩티도미메틱치료제임상후보물질개발을위해서는펩티도미메틱및유도체를합성, 제형개발및 DDS 적용기술개발, 효능평가기술등이상호보완적으로작용해야함. 본대학에는이에해당하는핵심기술을갖춘다양한연구실이집약되어있으므로펩티도미메틱치료제를신약으로서개발하는연구의중심축이될수있음. 관련연구가활발하게이루어지고있는반면, 대부분이개별적인연구에그쳐연구의상호교류, 네트워크형성이부족함. 또한, 신약개발을위하여필수적인생산성증대에관한기반기술시설이부족함. 따라서신약개발을위한핵심기술의 SWOT분석에서보는바와같은약점을보완하기위하여종합적인임상후보물질개발연구네트워크를갖추는것이중요하며, 신약개발전문가의연구참여등치료제의상업화를위해연구초기단계부터국내외산업체와의협력연구가필요할것임. 본연구기획의핵심기술에대한경쟁력분석 (SWOT)

117 강점 (S) 약점 (W) 펩티도미메틱및유도체합성공정개발 이미효능이입증된유효물질을보유하 고있으므로구조분석을통한효과적인 유도체합성이가능함 조직적인시스템의개발이미약하고개별적으로연구가진행중임 합성과정및생산성확대를위한시설및전문가인력이부족함 제형개발및 DDS 적용기술개발 유효물질의물리화학적성질규명및제 제화연구가가능한단계임 적용가능한 DDS 기술보유 각제형에관한시장경쟁력평가체계가부족함 제품화연구를위한전문가와기반시설이부족함 효능평가기술개발 다양한동물모델보유 다방면에걸친알레르기관련연구활동활발 안정성및약물의 ADME 연구기반구축 신약개발연구에요구되는다양한연구 분야의집약적구조및직접적인커뮤 니티형성부재 기회요인 (O) 위협요인 (T) 펩티도미메틱및유도체합성공정개발 이미보유한유효물질을토대로빠른연구진행이가능함 다양한유도체에대한신속한특허확보가가능함 펩티도미메틱신약개발가능성에대한관심증가 화학약품에비하여효능검증체계가부 족함 제형개발및 DDS 적용기술개발 세계적인 DDS연구기술국내보유 다양한제형화를통하여타겟질환의범위를넓힐수있음 Nanotechnology와의접목가능성이높음 개발가능한제형및 DDS 기술이실 제시장성을갖추기위해서는대량생산 체계가필요함 효능평가기술개발 독자적인펩티도미메틱효능평가체계구축이유리함 향후신약개발의방향설정에지표가될수있음 고가의실험기기및장비 해외선진국들의집중연구개발 펩티도미메틱치료제에대한국내제약사업의관심부족

118 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱후보물질의경쟁력분석 (SWOT) 강점 (S) 약점 (W) 신규타겟 (HRF) 의알레르기발병기전을세계최초로규명함으로써알레르기근본원인타겟및항알레르기펩타이드에대한독자적인특허및원천핵심기술보유 N-terminal peptidomimetic analog 합성, 추가적인 parallel 합성, internal peptidomimetic analog 합성기술개발및 truncated peptidomimetic analog library 구축 펩티도미메틱스를응용하여신규타겟에작용하는신약후보를도출해냄으로써항알레르기신약개발성공가능성이높음 항알레르기효능을갖는 7-mer 펩타이드 (HBP2) 및물성및활성을증가시킨 4-mer 펩티도미메틱선도물질 (P466) 확보하고 in vitro/in vivo 활성을검증함 알레르기를유발하는근본원인물질을저해함으로써, 아토피, 천식, 알레르기성비염등을포함하는다양한알레르기질환치료에응용가능함 세계적으로 HRF의작용기전연구및저해제개발연구는초기단계로외국으로부터기술도입가능성은희박함 따라서본연구를통해후보물질을도출하여외국등에기술이전및원료완제품수출이가능하며, 신약개발시부가가치가막대함 합성, 제제, 효능을포함하는연구팀구성으로전문적이며효율적인과제수행이가능함 펩타이드치료제는대량생산, 타겟에전달방법, PK 프로파일등이문제이며, 이중에서선형펩타이드 (linear peptide) 의경우흡수가떨어지며, 대사가빠르고제한적인생물학적안정성을가짐 따라서펩티도미메틱스를이용하여 PK 물성을보완하여단백질분해에저항성을가지는안정적인펩타이드디자인이필요함 후보물질의독성시험등비임상시험관련보유기술및신약개발관련자체경험의부족 시제품의대량생산및제제화공정에대한생산설비의미비 국내펩티도미메틱스연구는발전초기단계로관련분야전문가부족및기업의인적물적역량이미흡함 산업화를위한임상시험인프라, 실질적인산학연연계프로그램및공동연구체계가부족하여산학연의효율적인협력연구의뒷받침이필요함 정부의신약개발지원이가시화되고있으나, 평균 15년과수천억의개발비가소요되는신약개발에는국내기업차원의투자에한계가있음

119 기회요인 (O) 위협요인 (T) 사회가고도로산업화ㆍ선진화되면서환경변화로인한알레르기질환환자의증가및관련치료제시장의확대 항알레르기의약품시장에서알레르기원인물질을타겟으로하는신규의약품의필요성및수요증가 현재시판의약품은스테로이드제외에적당한염증조절제가없고부종, 면역감소등부작용이현저하여, 효능이우수하면서부작용이적은차별화된신규기전의알레르기치료제개발이요구됨 본기술개발을통해보유한유효물질을기본으로분자량이작고물성이향상된펩티도미메틱약물로전환기술을제공가능함 펩티도미메틱치료제개발기술은태동단계로발전가능성이높으며, 관련기술활용으로인한파급효과가높음 펩티도미메틱스를이용한알레르기치료기술개발은아직미개발분야로원천기술력확보가능성이높음 특허분석결과, 본사업단자체보유특허외에 HRF를타겟으로하는항알레르기치료용펩타이드개발특허는존재하지않으므로세계적으로독창적, 원천특허확보가가능함 산학연이연계한효율적인신약개발을통해제반산업에서경쟁력확보가가능함 범주처전주기신약개발사업과같은정부차원의적극적인신규타겟발굴지원이진행되고있음 우수한연구개발중심제약사에대한경제적인유인책및신약개발장려등국가적인신약개발연구장려가가시화되고있음 해외에서거대제약사중심으로알레르기치료제개발을위한신규타겟발굴및유용펩타이드리간드관련저분자화합물신약개발가능성이있음 선진국등에서핵심기술에대한개발경쟁이가속화되고있으며, 인도나중국등에대비하여가격경쟁력이떨어짐 최근세계적으로여러생명공학벤처및연구소의펩티도믹스 (Peptidomics) 를이용한신약개발이활발해지고있음 국내신약개발인프라, 경험및인력의부족및소규모의개발비투자경향, 선진수준의비임상및임상시험인프라의부족으로사업화추진에제약이있음 국내제약기업의규모상경쟁력제고에한계를가지며전략적제휴및 M&A 등네트워크성향이부족함 최근정부의보험재정안정을위한약제비삭감정책으로제약사의연구개발투자감소등자본및연구인력감축경향이있음 펩티도미메틱치료제연구에는화학, 생화학, 의약화학등여러학문이연계되어있어다양한분야전문가의기술접목이필요하나, 국내펩타이드및펩티도미메틱제제에대한체계적인연구및기술축적부족및임상단계에이르기까지신약개발관련경험이부족함 알레르기치료제에대한기술개발및개발된펩타이드안정성에대한검증및사업화에일반적으로약 6~7년소요될것으로예측되며, 성공적인상품화를위해서산업체와전략적으로긴밀한공조체계유지필요성이요구됨

120 3 장. 연구목표, 내용및방법 1 절. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 1. 최종목표및내용가. 최종목표 신규작용기전의항알레르기활성을지닌펩티도미메틱의약품의합성하고최적화하여임상후보물질의도출을최종목적으로함. 나. 확보기술내용 자체개발기술 (1) Resin을이용한효율적인펩타이드합성기술 Tentagel resin을이용한 in situ 라이브러리스크리닝방법 Wang resin을이용한펩타이드라이브러리합성방법 (2) Chemically labile linker 이용기술 Cystamine dihydrochloride 를이용한 S-S linker 의도입과 DTT (dithiothreitol) 를이용한간편한 cleavage 기법 (3) Terminal amino acid 변형기술 자체개발 acid 라이브러리를이용한 terminal amino acid 변형기술 (4) Internal amino acid 변형기술 Diaminopropionic acid를이용한 internal residue의변형기술 Diaminopropionic acid의 protection group인 Mtt (methyltrityl) 의선택적인 deprotection 기술 (5) 펩타이드 truncation 기술 항알러지성선도펩타이드의분자량을낮추는기술 펩타이드의활성을유지하고분자량을낮추는기술

121 기존기술활용 (1) Amide bond 치환방법 Retro-inverso peptide bond, peptoid, azapeptide, azatide, reduced peptide, hydroxyethylene peptide, (E)-alkene peptide, carbapeptide를이용한 amide bond 치환방법등이있음 (2) Unnatural amino acid 도입방법 D-amino acid 로의치환, amide bond 의 amine 의 alkylation 을이용한 unnatural amino acid 도입방법 (3) Cyclization 을이용한 global restriction (4) Scaffold peptidomimetics 방법

122 최종목표 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱의약품의 합성및최적화 단계연구목표연구내용 항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성및전임상후보물질도출 1 단계 (3 년 ) 이미확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide backbone 을제거하여저분자화합물의물성을갖는펩티도미메틱라이브러리의합성 전임상후보물질도출및최적화 펩티도미메틱라이브러리의합성법개발 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide scaffold를변형하여항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성 펩티도미메틱라이브러리로부터 PK 와안정성이확보된전임상후보물질도출 Computer modeling과 SAR data를이용한전임상후보물질의최적화 전임상후보물질의대량생산기술개발및임상후보물질도출 2 단계 (2 년 ) 전임상후보물질의대량생산 기술확보 임상후보물질도출 전임상후보물질의용액상합성법개발 전임상후보물질의대량생산기술확보및대량생산 전임상후보물질의백업 (backup) 후보물질군개발 임상후보물질도출

123 2. 연도별목표및내용 < 추진마일스톤 - 1 단계 > 구분 2012 년 2013 년 2014 년 연도별연구목표 항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성기술개발및합성 저분자물성을갖는항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성 전임상후보물질의도출 연도별연구내용 이미확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide backbone 을변형한펩티도미메틱라이브러리의합성 Amide bond 치환기술개발 Unnatural D-amino acid 펩티도미메틱화합물합성 N-alkylated 펩티도미메틱화합물합성 Retro-inverso 펩티도미메틱화합물합성 Peptoid 계열의펩티도미메틱화합물합성 Azapeptide 계열의펩티도미메틱화합물합성 Depsipeptide 계열의펩티도미메틱화합물합성 Reduced, hydroxyethylene, (E)-alkene, carbapeptide 계열의펩티도미메틱화합물합성 합성된라이브러리의구조 - 활성관계 (SAR) 확립 RCM 반응을사용한 cyclic 펩티도미메틱화합물합성 표적단백질 (HRF) 와 HBP2, 4-mer 선도물질 (P466) 의 X-ray co-crystal structure 와 NMR 기법을이용한 solution structure 의확보 Computer modeling 을이용한 conformationally restricted analog virtual screening 3D conformation 에기반한저분자물성을갖는 scaffold mimetics 합성 Scaffold mimetics 에기초한저분자화합물라이브러리의합성 확보한저분자물성을지닌항알레르기펩티도미메틱라이브러리의활성검색 구조활성상관관계 (SAR) 확립 선도물질의최적화 (lead optimization) 최적화된물질의약제학적특성, 독성연구 약제학적특성을최적화한유도체합성 ( 용해도개선, 대사안정성개선, 독성감소 ) 전임상후보물질의도출 연도별주요결과물 라이브러리합성에적용가능한펩티도미메틱화합물합성법확립 항알레르기펩티도미메틱라이브러리확보 표적단백질 (HRF) 과리간드 (HBP2), 선도물질 (P466) 의 X-ray crystal structure, solution structure 규명 Active conformation, binding mode 확립 저분자물성을갖는항알레르기펩티도미메틱라이브러리확보 SCI 논문 특허 구조활성상관관계 (SAR) 확립 최적선도물질로부터 PK 와안정성이확보된전임상후보물질도출 SCI 논문 특허 TRL 3 단계 3 단계 4 단계

124 < 추진마일스톤 - 2 단계 > 구분 2015 년 2016 년 연도별 연구목표 항알레르기펩티도미메틱전임상후보물질의대량생산기술개발및대량생산 항알레르기펩티도미메틱전임상후보물질의백업 (backup) 후보물질군개발 항알레르기펩티도미메틱임상후보물질도출및최적화 연도별 연구내용 1 단계실험결과를토대로확보된전임상후보물질의용액상합성방법의확립 전임상후보물질의대량생산공정개발 촉매반응을이용한합성법개발 분리공정의최소화를위한연속반응 (telescoping) 공정개발 정제단계의간소화를위한재결정용매시스템의확립 보호작용기사용의최소화 합성단계의최소화를통한생산성의최적화기술개발 환경문제의최소화 비용효율적인생산공정개발 1단계연구에서실시한항알레르기펩티도미메틱라이브러리의활성검색및 full PK 평가 ( 흡수, 분포, 대사, 배설 ) 결과를토대로후보물질백업 (backup) 화합물군선정 전임상후보물질과유사한활성을지니고독성이적은후보물질백업 (backup) 화합물군합성 백업 (backup) 화합물군의경제적인대량합성기술개발 임상후보물질도출및최적화 연도별 주요 결과물 전임상후보물질의대량생산기술확립 합성단계의최소화를통한공정시간의감소와비용절약적인공정기술확보 대량의전임상후보물질확보 SCI 논문 전임상후보물질백업 (backup) 화합물군확보 임상후보물질확보 SCI 논문 특허 TRL 4 단계 5 단계

125 3. 연구방법 단계목표연구내용및방법 1 항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성및전임상후보물질도출 항알레르기펩티도미메틱라이브러리의합성법개발 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide scaffold를변형하여항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성 Unnatural D-amino acid로의치환 N-alkylated 펩티도미메틱화합물합성 Retro-inverso 펩티도미메틱화합물합성 Peptoid 펩티도미메틱화합물합성 Azapeptides와 azatides 펩티도미메틱화합물합성 Reduced, hydroxyethylene, (E)-alkene, carbapeptide 계열의펩티도미메틱화합물합성 RCM 반응을이용한 cyclization, global restriction. 3D conformation에기반한 scaffold mimetics 합성 최적선도물질로부터 PK와안정성이확보된전임상후보물질도출 Computer modeling과 SAR data를이용한전임상후보물질의최적화 2 전임상후보물질의대량생산기술개발및임상후보물질도출 전임상후보물질의용액상합성법개발 전임상후보물질의대량생산을위한생산공정개발 촉매반응을이용한합성법개발 연속반응 (telescoping) 공정을이용한분리공정의최소화 재결정용매시스템의확립을통한정제단계의간소화 보호작용기사용의최소화 합성단계의최소화 환경문제의최소화 비용효율적인생산공정개발 전임상후보물질의백업 (backup) 화합물군개발 임상후보물질도출 임상후보물질의대량생산기술개발

126 가. 1 단계 1 단계연구에서는이미확보된 4-mer 선도물질 (P466) 을바탕으로 natural amide bond 를변형시킨항알레르기펩티도미메틱라이브러리를확보하여전임상후보 물질을도출하고최적화하고자함. 현재펩타이드활성물질을제제화하는약제학연구의급속한발전으로질병관련단백질을선택적으로저해하는펩타이드약물의수가급격히증가할것으로예상되고있음. 펩타이드약물은뛰어난약효가있음에도불구하고체내에서극히불안정하여파괴되거나혈중반감기가짧아매일주사하여왔으며, 또한반복투여로인한면역원성등의부작용으로장기사용시제한이있었음. 하지만 polyethylene glycol (PEG) 을 bioconjugation시키는 PEGylation 기술등과같은 DDS 도입으로펩타이드약물의생체내반감기를증가시키고부작용이저하된약효가극대화된차세대바이오의약품의개발이가능해졌음. 생체내안정성을가진효능이뛰어나며가격이저렴한약물개발이요구되며, 안정성이높은펩타이드성생리활성물질설계는, 펩티도미메틱스개발기술을기반으로하여단백질가수분해효소의작용으로부터보다높은저항성을갖는후보물질을도출할수있음. 펩티도미메틱을이용해개선된성질및효능을가지는펩타이드모방체를대량생산함으로써가격경쟁력이뛰어난의약품을개발, 1 전임상및임상과정에서의기술수출가능성극대화 2 펩타이드원료의경제적생산으로의약품원료로수출기대 3 완제품수출에의한부가가치극대화순으로실질적인성공가능성을높일수있을것임. 본연구진은펩타이드기반의 focused 라이브러리구축을통해확보된 4-mer 선도물질 (P466) 을토대로저분자물성을갖는항알레르기펩티도미메틱라이브러리를구축하고자함. 항알레르기효과가있는펩티도미메틱라이브러리의합성 펩티도미메틱라이브러리는저분자물성을가지면서 proteolytic stability를높이기위해 peptidomimetics 를이용하여 natural amide bond를다양한방법으로변형시킨펩티도미메틱화합물군임. 펩타이드의 amide bond를지니는펩티도미메틱화합물은 protease에의해쉽게가수분해되기때문에낮은생체내안정성을보이며너무높은

127 conformational flexibility를보임. 따라서, 1단계연구에서는이미확보된 4-mer 선도물질 (P466) 을토대로하여 amide bond를변형한펩티도미메틱화합물을합성하고자함. 이 amide bond의변형을통해얻어진펩티도미메틱화합물은생체내안정성이증가되고저분자화합물의물성을가질수있음. 본연구과제에서사용할 natural amide bond modification 법은아래그림 8 에서와같이 unnatural amino acid의도입, bioisostere를이용한 retro-inverso peptidomimetics, peptoid, azapeptide 등을활용할예정임. 뿐만아니라, ring-closing metathesis (RCM) 반응을이용한 cyclization과 3D conformation 에기반한 scaffold mimetics도비펩타이드계저분자펩티도미메틱화합물을도출하기위해사용할예정임. 그림 8. Natural amide bond modification 방법

128 (1) Unnatural amino acid 의도입 ( 가 ) D-Amino acid 로의치환 H 2 N R 1 H N O HN O R 3 n N H O H N R 4 O OH H 2 N R 1 H N O HN O n N H R 3 O H N R 4 O OH O R 2 4-mer 선도물질 (P466) O R 2 Unnatural D-amino acid 그림 9. Unnatural D-amino acid 의도입 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의천연 L-amino acid를비천연 D-amino acid 로바꾸어소화효소나대사효소에의한분해를피하면서활성을유지하고자함. Amino acid 잔기의공간적배치가달라지므로소화효소는펩타이드를인식하지못해펩타이드의안정성은높아질수있음. 동시에구조적변화가크지않고 conformation이유지되므로펩타이드의 3차구조변화가적어표적단백질과의수소결합이유지될가능성이높아활성을유지할수있음. ( 나 ) N-Alkylated 펩티도미메틱스 H 2 N R 1 H N O HN O R 3 n N H O H N R 4 O OH H 2 N R 1 H N O HN O R 3 n N O H N R 4 O OH O R 2 O R 2 4-mer 선도물질 (P466) 그림 10. N-alkylated peptidomimetics N-Alkylatated peptidomimetics Amide bond의 nitrogen 에 alkylation 을하여펩타이드화합물의 proteolytic stability와 lipophilicity 를증가시키고자함. 특히많은 N-methyl amino acid들이 commercially available 하여쉽게라이브러리합성에적용할수있는장점이있음. 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 에 N-methyl 기를도입한펩티도미메틱라이브러리를구축하여활성검색할예정임. (2) Amide bond의대체하나이상의 amide bond를 isostere surrogate로대체하여 peptide stability를증가시킴 ( 가 ) Retro-inverso 펩티도미메틱스

129 H 2 N R 1 H N O HN O R 3 N H n O H N R 4 O OH H 2 N R 1 H N O HN H N O n R 3 O H N R 4 O OH O R 2 4-mer 선도물질 (P466) O R 2 Retro-inverso peptidomimetics 그림 11. Retro-inverso 펩티도미메틱스 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의아마이드결합중 C=O와 N의위치를바꾸어 retro-inverso 펩티도미메틱화합물을합성하고자함. 이변형은잔기 (side chain) 의 topology를천연펩타이드와동일하게유지하면서 protease에대한생체내안정성은증가시킬수있음. ( 나 ) Peptoid H 2 N R 1 H N O HN O R 3 N H n O H N R 4 O OH R 1 O R 3 O N H 2 N N N OH O O R 4 HN n O R 2 O R 2 4-mer 선도물질 (P466) Peptoid 그림 12. Peptoid 계열의 peptidomimetics 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 에서 α-ch group을 nitrogen atom으로 NH group은 CH 2 group으로치환하여 peptoid 펩티도미메틱화합물을합성하고자함. 이변형법은잔기 (side chain) 와 carbonyl group의위치는동일하게유지되고 backbone의 CH와 NH만그위치가바뀌게됨. 그결과, 4-mer 선도물질 (P466) 의 α-carbon chirality는없어지고, proteolytic stability와 conformational flexibility는증가될수있음. ( 다 ) Azapeptides 와 azatides H 2 N R 1 H N O HN O R 3 O R 1 O R H 3 O R O R O H H 1 N N N H 2 N N OH H 2 N N H 3 H N N N N N OH N N OH H H H n O R 4 O O R HN n 4 O O R HN n 4 O R 2 O R 2 O R 2 4-mer 선도물질 (P466) Azapeptide Azatide 그림 13. Azapeptide 계열의 peptidomimetics 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 로부터 azapeptide 또는 azatide 를합성할계획 임. Azapeptide 는펩타이드에서하나이상의 α-carbon 이 N 으로치환된펩티 도미메틱화합물이며, azatide 는 azapeptide 중에서모든 α-carbon 이 N 으로치

130 환된유도체임. 이러한, azapeptide 와 azatide 는표적단백질과의상호작용을 유지하면서동시에 protease 에의한분해를피할수있음. ( 라 ) Reduced, hydroxyethylene, (E)-alkene, carbapeptide 위의방법이외에도아마이드결합을다음과같은 bioisostere 로변환하여펩 타이드의안정성을증가시킴. H 2 N R 1 H N O HN O R 3 n N H O H N R 4 O OH H 2 N R 1 R H 3 N N H O HN n O R 2 O H N Reduced peptide R 4 O OH H 2 N R 1 OH R H 3 N O HN O R 2 n O H N R 4 Hydroxyethylene peptide O OH O R 2 4-mer 선도물질 (P466) H 2 N R 1 R H 3 N O H R 1 R H 3 N N OH H 2 N O O R 4 O O HN n HN n H N R 4 O OH O R 2 (E)-Alkene peptide 그림 14. 기타 amide bond 의 bioisostere 로변환 O R 2 Carbapeptide (3) RCM 반응을이용한 cyclization 을통한 global restriction <Cyclic peptidomimetics> O H 2 N R 1 H N O HN O O R 3 N H n H N O R 4 Olefine 도입 RCM O HN R 1 n H 2 N N H O N H R 3 NH O R 4 Backbone-to-side chain cyclization H 2 N R 1 H N O HN O R 2 O R 3 N H n O H N 4-mer 선도물질 (P466) R 4 O OH Chain elongation n N H R 1 H N O HN O R 2 O R 3 N H n H N O R 4 RCM R 2 O N H n HN O R 1 O H N N H R 3 O n Head-to-tail cyclization NH R 4 다양한 size 의 cyclic peptide H 2 N R 1 H N O HN O R 3 N H n O H N R 4 O OH RCM H 2 N R 1 H N O HN O R 3 N H n O R 4 NH O OH O R 2 O R 2 그림 15. RCM 반응을이용한 global restriction Side chain-to-side chain cyclization

131 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 에 C-terminal과 side chain의끝에 olefin을도입한후 Grubb's catalyst를이용한 ring closing metathesis (RCM) 법으로 cyclic 펩티도미메틱화합물을합성하고자함. C-terminal과잔기사이의 cyclization 외에도그림 15와같이 N-terminal과 C-terminal 또는잔기와잔기에 olefin을도입하여다양한방법으로 cyclic 펩티도미메틱화합물을합성할계획임. 또한, olefin을도입할때 carbon chain 길이의조절을통해여러가지크기의 cyclic 펩티도미메틱화합물을합성하여가장좋은활성을보이는최적크기의 cyclic 펩티도미메틱화합물을개발할예정임. Linear 펩타이드는높은 flexibility로인해다양한 conformation으로존재할수있음. 이때문에 linear 펩타이드는표적단백질에결합하여원하는생물학적활성을나타낼뿐만아니라, 서로다른 conformation으로 peptidase나또다른 receptor와결합하여 proteolysis나부작용이나타날수있음. 따라서 linear 펩타이드를 cyclic 펩티도미메틱화합물로변형하면 conformational flexibility를줄여 in vivo stability를높이고생물학적활성을높이며, 부작용을줄일수있음. 또한 Grubb's catalyst를사용한 RCM반응은 disulfide bond의생성이나 lactonization법보다높은수율로쉽게 cyclization을할수있는장점이있음. (4) Scaffold mimetics Scaffold mimetics 접근법을이용하여확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의잔기 (side chain) 만유지하고 amide scaffold를 rigid template을사용하여완전히바꾸어저분자화합물의특성을갖는 conformationally restricted analog를합성하고자함. 앞서언급한바와같이 linear peptidomimetics는 amide bond로인한불안정성이외에도높은 flexibility로인해다양한단백질과결합, 여러가지부작용이나타날수있음. 따라서, 약효에필수적인잔기인 3D pharmacophore는유지시키면서 rigid template의저분자화합물을합성하고자함. 먼저, X-ray crystallography와 NMR을이용하여표적단백질과 HBP2, 4-mer 선도물질 (P466) 의 3D active conformation과 binding mode를확립할예정임. 현재, 표적단백질 (HRF) 의 X-ray 3차구조와 NMR을이용한 solution structure는알려져있으나 ( 그림 16), 알레르기기전과관련된 HRF의 active site에대한정보는아직밝혀진바없음. 이에, 리간드 HBP2와 4-mer 선도물질 (P466) 의표적단백질 (HRF) 에대한결정화를진행, X-ray crystallography를이용한 3D conformation을규명할계획임. 또한, 확보된 X-ray co-crystal data 를바탕으로 molecular modeling 기술을이용하여 binding site를규명하고중요한 binding interaction을밝혀낼것임. 동시에 NMR 기법을이용하여표적단백질 (HRF) 과 HBP2, 선도물질 (P466) 간의상호작용을측정하여용액상에서의 3D binding mode와 binding site를밝혀낼것임. 리간드와결합된표적

132 단백질은 free form의표적단백질과물리화학적 (physiochemical) 특성이다르므로, NMR 기법을사용하면 binding site와의 interaction을추정할수있음. 예를들어, 그림 17와같이리간드가단백질과결합하게되면 amide signal이 NMR 상에서변하게되므로 (shift) binding site의어느부분이결합에관여하는지알수있음. 특히, NMR을이용한단백질-리간드간상호작용및 3차원결합구조규명은 X-ray crystallography에서는달리생체조건과유사한수용액상태에서삼차구조를결정할수있는장점이있음. 그림 16. A. human HRF( 파란색 ) 와 E12V mutant hhrf( 자주색 ) 의 X-ray crystal structure, B. Human HRF 의 solution structure 그림 17. NMR 을이용한 binding site 의규명의예 -Human HRF 의 calcium-binding site A. 다양한 Ca 2+ 농도에서의 human HRF 의 2D 1 H- 15 N HSQC spectrum B. HRF 구조에서의 calcium-binding site 의 mapping

133 표적단백질 (HRF) 과선도물질 (P466) 의 3D conformation이규명되면, computer modeling 기술을이용하여 4-mer 선도물질 (P466) 의 amide scaffold를대체할수있는 rigid template를 virtual screening 하여합성할예정임. 3D conformation과 binding mode를유지하면서골격을 rigid하게바꾸면약물활성은유지되거나증가하면서동시에선택성이높아져부작용을줄일수있는장점이있음. 또한, scaffold mimetics는저분자화합물의특성을가지므로생체내안정성이크게증가함. 예를들어, 아래그림 18과같이방법과구조로 scaffold를변형할계획임. scaffold mimetics에서나온결과를기초로하여저분자화합물라이브러리를구축하고자함. 그림 18. X-ray crystallography, NMR spectroscopy 와분자모델링을이용한 scaffold mimetics

134 전임상후보물질도출및후보물질의최적화 선도물질의최적화는초기선도물질의구조를변경시켜생리활성및물성을개선하여전임상단계에진입할새로운신약후보물질을도출하는것으로분자의구조와약효간의관계를정량적으로분석하는 QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship), 분자의구조와성질간의관계를분석하는 QSPR (Quatitative Structure-Property Relationship) 등이사용됨. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리에서확보한물질의활성, 물성, 안정성을최적화 (lead optimization) 하여전임상후보물질을도출하고자함. 위의다양한 amide bond 변형방법을통해확보한펩티도미메틱라이브러리에대한활성검색을통해구조활성상관관계 (SAR) 을확립하고자함. HRF 단백질과약물분자의상호작용을확인할수있는 computer modeling 기술을이용하여 HRF 단백질과의상호작용할수있는작용기를도입하여 rational design을통한물질최적화를수행하고자함. 최적화된전임상후보물질을합성하고약동학적특성, 독성데이터를확보하고자함. 나. 2 단계 1단계연구를통해최적화된항알레르기펩티도미메틱전임상후보물질의대량생산기술을개발하여이를생산및공급함. 또한그동안의연구결과들을이용하여전임상후보물질의백업 (backup) 화합물군을선정하고이를대량생산하기위한기술을확립함. 최종적으로전임상단계에서확보한연구결과들을이용하여임상후보물질을도출함. 전임상후보물질의용액상합성법개발 펩타이드와펩티도미메틱라이브러리의합성은소량의많은화합물을합성해야하므로고체상에서이루어짐. 하지만, 고체상합성방법은고체상 resin을사용하므로비용이많이들고화합물의대량생산에는문제점을가지고있음. 전임상후보물질을도출한이후에동물실험등에필요한양을확보하기위해서는용액상에서대량생산을할수있는새로운합성방법의도출이필수적임. 따라서 2단계에서는 1단계에서도출된전임상후보물질의용액상합성방법을개발할예정임. 고체상합성방법은반응완결을위해과량의시약을사용함. 주로 5당량에서 10당량정도의과량의시약을사용하므로공업용으로사용하는데는경제성의문제가제기됨. 따라서과량의시약사용을피하고적절한양의시약사용을

135 위해서는용액상합성방법의개발이필수적임. (1) C-terminal 을변형시킨펩티도미메틱화합물개발 펩티도미메틱후보물질은 amino acid를기반으로하기때문에 C-terminal은 carboxylic acid로고정되어있음. 하지만용액상합성법에서 carboxylic acid 는물에대한용해도가크고, 염기성반응조건에서염을형성하여반응이어렵고, 분리도어려움. 따라서 C-terminal을다양한 ester, amide, ether, amine 등으로변형시킨화합물을만들어용액상합성을용이하게하고자함. 또한, 이런 C-terminal ester, amide, ether, amine은활성검색을통해그자체로후보물질을대체할수있는지검토될것임. 이단계에서는 C-terminal을변형시킨 focused 라이브러리를구축하여최적의구조를도출하고자함. (2) Boc-protection 을이용한용액상합성방법 펩티도미메틱후보물질은극성이높은 amine group을가지고있으며고체상합성방법에서는이부분이 Fmoc으로 protection 되어염기성조건인 piperidine 으로 deprotection 하는방법을사용함. 하지만용액상합성에서는 Boc-protection 이된 amine을사용하여 HCl이나 TFA (trifluoroacetic acid) 로간단히 deprotection 하여 amine 염의형태로분리할것이고 column chromatography 없이재결정만으로분리할수있게하여공정을단순화시킬예정임. 전임상후보물질의대량생산방법개발 신약후보물질개발초기에는신약개발가능성에대한조사를신속하게수행하기위해약효시험에필요한물질들을신속하게만들수있는합성방법을선택하지만, 제품을대량으로저렴하게제조하기위해서는초기의실험실공정의스케일을크게하면서여러가지요소들을고려하여비용효율이높은최적의방법으로개선해나가야함. 대량생산공정기술은실험실적규모로부터순차적인 scale-up을통하여산업적인생산체계를갖추어가는데필요한종합적인기술이며신약및개량의약품개발에임상시료제공할뿐만아니라제품생산에필수적으로요구되는기술임. 최적화된전임상후보물질의대량확보를위해서는이러한 lab-scale의합성공정을개선하여대량생산이가능한합성방법을개발할필요가있음. 용액상합성방법이확립된이후실험실규모에서 pilot 규모의합성이가능하도

136 록합성공정을최적화할필요가있음. 이를위해적절하고저렴한출발물질및시약선정을통해의약품의개발비용의감소및합성단계를최소화할예정임. 각합성단계는재결정을통해정제되도록중간체의용해도를고려하여재결정용매시스템을확립하고이를이용하여정제단계를간소화할예정임. 독성이매우강한시약, 물및공기중의수분과의반응성이매우커폭발위험성이있는시약, 고가의시약사용을피할수있는생산공정을개발할예정임. (1) 비용효율적인생산공정개발 적절하고저렴한출발물질및시약선정을통해의약품의개발비용을줄일예정임. 수렴적합성방법 (convergent synthesis) 의개발을통해생산물합성시생성되는중간체의양을감소시킴으로써, 비용효율적인반응방법을개발할예정임. 수렴적합성방법 (convergent synthesis) 은, 합성단계의중간혹은마지막단계의물질들을확보하기까지상대적으로많은비용이소요되는선형합성방법 (linear synthesis) 에비해서중간체전체량의생성을감소시킴으로써, 시약및출발물질의양의감소로인한비용절감을유도할수있으므로, 적절한수렴적합성방법을개발할예정임. 비용효율적인공정을위해서각단계마다반응의품질을높일수있는공정을개발할예정이며, 크로마토그래피방법을사용하지않아도쉽게순도를높일수있는중간체를사용하도록공정을효율적으로만들어갈예정임. (2) 분리정제의최적화 연속반응 (telescoping) 공정을이용한분리공정의최소화 반응중간물질들을분리해내는과정에는비용이많이들어가고중간물질들의오염가능성증가및이로인한중요중간물질들의수득율의감소를초래할수있으므로, 중간생성물의분리가물질의순도를크게높이는등의다른효과가없다면비용절감을위해서연속공정을개발할예정임. 재결정용매시스템의확립을통해정제단계를간소화함. 용액상합성방법이확립된이후실험실규모에서 pilot 규모의합성이가능하도록합성공정을최적화할필요가있음. 이를위해각합성단계는재결정을통해정제되도록중간체의용해도를고려하여재결정용매시스템을확립하여정제단계를간소화할예정임. 일반적으로사용하는재결정방법을사용할예정이지만, 필요에따라현탁액을만들고추출한후분리하는것과같은방법을사용할수도있음

137 (3) 보호작용기사용의최소화 경제적인합성을하기위해서는보호작용기 (protecting group) 의숫자를최소화시키는노력이매우중요함. 그러나본연구의특성상보호작용기를전혀사용하지않는공정을개발하기는어려우므로, 가능한한몰 (mol) 당저렴한작용기, 또한보호작용기의크기를최소화하여선택할예정임. (4) 합성단계의최소화 공정단계를줄이기위해서는합성단계를최소화할필요가있으며, 이를위해서적절한출발물질을선택하여제품을제조하는데필요한단계수를적게하고, 또한여러단계의합성반응을한스텝으로줄이는방법을개발할예정임. 이를위해직렬반응 (tandem reaction), 도미노반응그리고연속촉매반응 (cascade reaction) 등을이용한공정단계도고려할예정임. 반응은 pilot scale 유리반응기를이용하여 100 g 규모로이루어지도록하며합성단계를최소화하여반응수를줄이도록할예정임. (5) 환경문제의최소화 환경친화화학 (Green Chemistry) 측면에서도합성공정을고려할예정임. 가능한한용매사용및대기배출을줄이고용매의회수와재사용을효율적으로할수있는공정을개발하도록할것이며, 촉매등을사용하여가능하다면처음부터폐기물을최소화하도록할예정임. 전임상후보물질의백업 (backup) 화합물군개발 신약개발의주된실패요인은 ADME/Tox (Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity) 에기인함. 따라서개발초기단계부터성공가능성이높은화합물을설계하고, 신물질설계단계에서부터예상가능한모든위험요소에대하여충분하고도정확한평가를통해실패가능성을사전에검증하여개발비용과시간을단축시킬필요가있음. 또한이에병행하여전임상실험이진행되는동안후보물질의독성발현등으로인한위험성을줄이고성공확률을높이기위해후보물질의백업 (backup) 화합물군을확보할필요가있음. 후보물질들과유사구조의약동력학 / 독성관련생 물리화학적성질을확보하고물성과독성을예측하여후보물질의탈락가능성을줄이고후보물질구조와는다른구조의후보물질의백업 (backup) 화합물군을확보할예정임

138 임상후보물질의도출및최적화 임상후보물질도출및최적화는특허, 물성, 대량생산, 제제화가능성을검토하는산업화타당성예측평가, 여러모델에서의약리효능및작용기전을검토하는유효성예측평가, 화합물의흡수, 분포, 대사, 배설, 약물상호작용을검토하는 ADME 예측평가, 초기독성, 타겟장기독성, 독성기전및부작용을검토하는안전성예측평가등여러측면에서검토되어야함. 후보물질도출과전임상연구와의관계는전통적인선형방식 (traditional linear approach) 에서평행형방식 (parallel approach) 으로신속히전환되는추세임. 따라서본연구에서는전임상연구결과들을반영한전임상후보물질의백업 (backup) 화합물군의선정과합성, 이들에대한전임상연구의평행형방식을통해안전성과유효성이확보된임상후보물질을도출하고자함. 그림 19. 후보물질도출기술과전임상연구와의비교 전임상시험을통해확보한물질의활성, 물성, 안정성을최적화 (lead optimization) 하여임상후보물질을도출하고자함

139 2 절. 최적포물레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 1. 최종목표및내용 가. 최종목표 알레르기평가동물모델을대상으로펩티도미메틱후보물질의효능및안전성을검증할수있는제제기술을우선구축함. 펩티도미메틱후보물질의제형화작업을통하여약리및독성시험및생체내약물속도론적파라미터자료를확보할수있는근간을마련함. 이를통해항알레르기성펩티도미메틱후보물질을치료제로제품화하기위한최종포물레이션및제형개발기술을확립함. 나. 확보기술내용 자체개발기술 (1) 포물레이션개발을위한 DOE (design of experiment) 사용및응용기술 (2) 약물안정성평가기술 (3) 프리포물레이션을위한약물의물리화학적성상규명기법 (4) 약물및제형개발에사용되는첨가제간의상호적합성평가기술 (5) 포물레이션도출및제형화기법 기존기술활용 (1) Caco-2 세포를이용한후보약물의장관투과성평가 (2) Spray제 ( 분무제 ) 개발을위한용기 (container/device) 활용 (3) 국소외용제 ( 액제, 겔, 그리고연고 / 크림제 ) 개발을위한전문기법활용 (4) 제품안정성평가및유효기간설정

140 최종목표 항알레르기성펩티도미메틱후보물질을위한포물레이션및제형개발기술확립 단계연구목표연구내용 항알레르기펩티도미메틱후보물질의프리포물레이션및 포물레이션연구를바탕으로한제형화구축 1 단계 (3 년 ) 후보물질들의물리화학적성상규명및프리포물레이션연구 안정성지표능력을갖춘후보물질들의분석법개발및검증 In vitro 및 in vivo 효능을평가하기위한다양한제형화작업시작 주사제, 캡슐, 또는국소외용제제제화작업 개발된알레르기동물모델에적용할 1차제형결정 In vivo 안전성, 독성및효능평가를위한다양한종류의제형화구축작업 포물레이션디자인및최적화를통한펩티도미메틱후보물질의제형화시도 이를위해주사제, 캡슐과같은경구투여용제제, 또는국소외용제와같은제형을고려함 항알레르기펩티도미메틱후보물질의제제화및최적제형도출 2 단계 (2 년 ) 제품안정성평가및유효기간확립 CMC 허가자료를참조로한 chemistry 부분의자료확립 후보물질을함유하는최적제형의생체이용률평가 도출된최종임상후보물질을위한최적화된제형구축

141 2. 연도별목표및내용 < 추진마일스톤 - 1 단계 > 구분 2012 년 2013 년 2014 년 프리포물레이션및포물레이션 In vivo 독성및효능평가를 연도별연구목표 항알레르기펩티도미메틱후보물질의물리화학적성상규명 연구와항알레르기펩티도미메틱후보물질의 in vivo 효능평가를 위한제형구축주사제, 경구투여용제제및국소외용제제제확립과 위한제제화작업 생체이용률평가 pka, pi 1 차년도정보를바탕으로한 In vivo 동물실험을위해 연도별연구내용 용해도 고체상태의화학적안정성 고체상태의물리적안정성 액제상태의화학적안정성 액제상태의물리적안정성 순도 (potency) 불순물 (impurity) 동정 프리포물레이션연구작업 포물레이션화를위한약제학적접근방법 항알레르기펩티도미메틱후보물질의세포독성시험법확립및평가를위한제제화선행연구 액제, 겔제, 국소외용제 ( 경피제및점비제 ), 그리고경구투여용제제 ( 캡슐 ) 를 동물에게투여하는제형확립 아토피성피부염, 천식, 그리고알레르기성비염치료제개발을위한제형기초연구 주사제, 경구용성형제제, 경구용액제개발 국소외용제 ( 피부적용제제, 점비제 ) 개발 만들기위한제제화연구 알러지성비염및천식동물모델적용을위해서는 다양한임상적용을위한동물시험이가능하도록후보제형의개발 점비제및분무제개발 안정성지표능력을지닌후보물질들의 확립된프리포물레이션정보를바탕으로 펩티도미메틱후보물질의효능평가를위한동물시 분석법 (Stability-indicatin 포물레이션연구단계 험이이루어질수있도록 g analytical procedure) 진입 투여제형의도출화 연도별주요결과물 개발및검증 펩티도미메틱후보물질들의물리화학적성상및안정성규명 프리포물레이션결과를바탕으로한다양한제형개발을위한포물레이션작업시작 아토피성피부염, 천식, 알레르기성비염유발동물모델에적용가능한제형디자인 제품화를위한기초제형선택자료마련 SCI 논문 제형간, 동일제형에서후보물질간의절대 / 상대생체이용률평가 제형화및제품화가능성에대한평가 약동력학적및제품개발측면에서우수한펩티도미메틱후보물질들을대 상으로제형화연구집중 최종 3 단계진입을위한후 보물질 ( 성분 ) 의제형화 SCI 논문 TRL 2 단계 3 단계 4, 5 단계

142 < 추진마일스톤 - 2 단계 > 구분 2015 년 2016 년 연도별 연구목표 제형안정성시험을통한포물레이션개선 및제형최적화 도출된최종임상후보물질의제형확립및 유효기간구축 연도별 연구내용 ICH 가이드라인에따른제형및후보물질의안정성시험실시 1차유효기간설정을위한통계처리 Bracketing 기법을활용한다양한단위투여용량을지닌각제형의안정성시험 장기보존시험, 가속시험및가혹시험을통한안정성시험계속진행 안정성확보가되지않는경우포물레이션개량화작업 펩티도미메틱후보물질자체및용기에서의안정성및상호적합성시험실시 최종후보물질의 IND 실시를위한제형확보 IND를위한제형의대량생산과정확립 IND 실시를위한충분한용량의제제생산완결 연도별 주요 결과물 장기보존시험, 가속시험및가혹시험을통한제품및약물의안정성정보구축 제품안정화기법의확립 약물-첨가제및약물-용기간의상호적합성평가 용기에서의안정성파악 포물레이션기법의노하우축적및후보제형도출 포물레이션개량화작업을통한제형의최적화 SCI 논문 특허 IND용제형최적포물레이션확립 제형포물레이션의최적화작업및선택제형의타당성에대한기초자료도출 확립된제형과제제의제조공정확립 제조공정과제품품질의연관성파악및제어방법확립 SCI 논문 TRL 5, 6 단계 7 단계

143 3. 연구방법 단계목표연구내용및방법 1 2 물리화학적성상규명프리포물레이션및포물레이션연구와 in vivo 효능평가를위한제제화작업 In vivo 독성및효능평가를위한제형구축주사제, 경구투여용제제또는국소외용제제제화연구제형안정성시험포물레이션개선및제형최적화제형확립및유효기간구축 현미경적관찰 용해도 용해도와 ph 막투과성 / 생체막투과시험 분배계수 pka/ 해리상수 /pi 안정성 - 지표분석법개발 펩티도미메틱후보물질자체의안정성평가 포물레이션작업시작및제형의안정성연구시작 시판치료제의제형조사 후보제형의선택 제형설계시예비고려사항 생체투과성예측을통한경구용성형제제의개발가능성연구 위장관에서의불안정성연구 캡슐후보제형고려 액제후보제형고려 연고와같은국소외용제제형고려 주사제제형고려 분무제 (Spray) 제형고려 포물레이션구성성분의영향 용기및마개에대한영향 제조공정및공정환경에대한영향 포장성분에대한영향 저장조건에대한영향 예상되는수송환경에의한효과 빛과습도에대한영향 제형의안정성평가를위한 kinetics 확립 펩티도미메틱후보물질의안정성향상기법개발 선별된제형의생체이용률평가 제형별맞춤형안정성시험및포물레이션최종확립

144 가. 1 단계 펩티도미메틱후보물질들의물리화학적인특성을규명하는프리포물레이션을개 시함. 이를바탕으로포물레이션작업을개시하고시판치료제의제형조사를통 해펩티도미메틱후보물질들의 in vivo 독성및효능평가를위한제형을구축함. 물리화학적성상규명 (1) 현미경적관찰 펩티도미메틱후보물질분체의입자경, 그리고입도분포조사 (2) 용해도 약물은치료효과를나타내기위해서는반드시적절한수용성용해도를지녀야함. 비교적녹기힘든화합물은불규칙적이며불완전한흡수를나타내기때문에치료효과가작으며높은개체차이를수반하기도함. 만약합성한일련의펩티도미메틱후보물질의용해도가문제가되는경우화학적변경또는포물레이션기법 ( 예 : 공용매사용또는복합체형성 ) 을사용하여용해도증가방안을강구함. (3) 용해도와 ph 액제를제조하는경우약물의용해도를조절하기위하여 ph 영향을평가함. 이때약염기또는약산의성질을나타내는기능기가영향을받아안정성문제가발생할수있음을고려함. (4) 막투과성 / 생체막투과시험 인공장세포막인 Caco-2 cell 방법또는장역출법을사용하여약물의장관흡수성을평가함. 본관련정보는동물이나사람의약물흡수나약물동력학측정을평가하는데활용함. (5) 분배계수 옥탄올-물분배계수를파악하여펩티도미메틱후보물질의소수성-친수성정도와세포막투과성정도를파악함. (6) pka/ 해리상수 /pi

145 이온화정도가약물용해도, 제형화그리고약물동력학적인자에영향을주기때문에항알레르기펩티도미메틱후보물질들의 pka를측정함. 이를위하여전위차적정법을활용하고 isoelectric focusing 등을통해펩티도미메틱후보물질들의 isoelectric point를조사함. 프리포물레이션및포물레이션연구와 in vivo 효능평가를위한제제화작업 (1) 안정성-지표분석법 (Stability-indicating analytical procedure) 개발 위의모든연구작업을위해서는후보물질을정확하고정밀하게정량할수있는분석방법의개발이필요함. 분석법밸리데이션을위하여다음항목들을평가함. 특이성 (Specificity) : 불순물, 분해물, 배합성분등의혼재상태에서분석대상물질을선택적으로정확하게측정할수있는능력 정확성 (Accuracy) : 측정값이이미알고있는참값이나표준값에근접한정도 정밀성 (Precision) : 균질한검체를여러번채취하여정해진조건에따라측정하였을때각각의측정값들사이의분산정도 검출한계 (Detection Limit) : 검체중에존재하는분석대상물질의검출가능한최소량 정량한계 (Quantitation Limit) : 적절한정밀성과정확성을가진정량값으로표현할수있는검체중분석대상물질의최소량 직선성 (Linearity) : 실험방법이일정범위에있는검체중분석대상물질의농도에대하여직선적인측정값을얻어낼수있는능력 범위 (Range) : 적절한정밀성, 정확성및직선성을충분히제시할수있는검체중분석대상물질농도의하한및상한값사이의영역 완건성 (Robustness) : 시험방법중일부조건이소규모라도의도적으로변경되었을때측정값이영향을받지않는지에대한척도 (2) 펩티도미메틱후보물질자체의안정성평가 초기원료의약품의순도확보및안정성평가를실시함. 고형상태및용액상태단독의안정성에우선치중하여연구함. 후기에는첨가제의혼합상태, 용기와의적합성등을포함한안정성시험을실시함. 본안정성시험을통하여약물의분해메커니즘을파악함. 특히후보약물의안정성을고려할때반응차수및반응속도에대하여파악해야함. (3) 장기보존및가속안정성시험 후보물질이저장되는기간동안에도제조된시기와동일한품질과특성을계속 지니고있는지를파악함

146 우선적으로화학적안정성 ( 후보약물의화학적완전성과효능성여부 ) 과물리적안정성을유지하는지여부에대해평가함. 화학적안정성정보는저장조건을선정할때와적절한용기를선택하는데활용함. 관련정보를종합하여유통기한을통계학적으로산정함. 이때간편한 Q10 유효기간평가법을대체목적으로사용할것임. 펩티도미메틱후보물질은특정온도나습도의저장 / 보존조건에서평가되어야하기때문에안정성시험법에따라저장 / 보존조건이설정되어있는데이는추후에설명하고자함. in vivo 독성및효능평가를위한제형구축 (1) 시판치료제의제형조사 일반적으로시판되는의약품은정제가 46%, 경구용액제가 16%, 주사제는 15%, 캡슐제 13%, 좌제 3%, 외용제제 3%, 점안제 2%, 흡입제제 1%, 그리고기타제제등으로분류됨. 현재시판되고있는항알레르기치료제와천식치료제는어떤제품들이있는지, 그리고이들의제형으로는어떤것들이있는지를먼저파악함. 이를바탕으로타겟으로하는제형과포물레이션을개발하고자함. 시판되고있는기존의알레르기치료제및천식치료의대표적인제품들을아래표를통하여정리하였음 ( 표 11, 12). 표 11. 항알레르기치료제의제형에분류, 해당성분에대한리스트 Brand name Generic name Dosage Tablet Allegra Fexofenadine 30mg, 120mg, 180mg Allegra D Fexofenadine + Pseudoephedrine 120mg, 180mg SR Atarax Hydroxyzine 10mg, 25mg Clarinex Desloratadine 5mg, 10mg Claritin Loratadine 10mg Claritin D Loratadine + Pseudoephedrine 5mg, 60mg Ciplactin : Cyproheptadine Periactin 4mg Dacortin : Deltasone Prednisone : Prednisolone 1mg~40mg Dexona Dexamethasone 0.5mg, 1mg, 4mg Periactin Cyproheptadine 4mg Phenergan Promethazine 10mg, 25mg Tavegil : Tavegyl Clemastine 1mg Telfast Fexofenadine 120mg,180mg Xusal : Xyzal Levocetirizine 5mg Zyrtec Cetirizine 5mg, 10mg Zyrtec D Cetirizine + Pseudoephedrine 5mg, 120mg

147 Capsules Benadryl Diphenhydramine 50mg Syrup Claritin Loratadine 10mg Deltasone Prednisolone Elixir Benadryl Diphenhydramine 125ml x 12.5mg/5ml Oral solution Benadryl Diphenhydramine 120ml x 12.5mg/5ml Zyrtec Cetirizine 5mg/5ml Gel Atarax Hydroxyzine 5% Cream Clobetasol : Cutivate : Desowen Fluticasone 0.05% Nasal spray Astelin Azelastine 0.14mg.ml Budenase : Rhinocort Budenoside 100mg, 150MDI Flixonase : Flomist : Flonase Fluticasone 12gm, 50ug, 50ug/100MDI, 50ug/16gm Nasacort Triamcinolone 120/55ug Nasonex Mometasone 50ug Nasal drops Otrivin Xylometazoline 0.1% Nasal inhaler Beclovent : Beconase : Beclate Beclomethasone 50ug, 100ug, 200ug, 200MDI Budecort : Budez Budenoside 100ug, 200ug, 200MDI Eye drops Optivar Azelastine 0.05% Nasonex Mometasone Patanol : Opatanol Olopatadine 0.1% Deltasone Prednisolone Zyrtec Cetirizine 0.1% Injections and suppositories Deltasone Prednisolone 항알레르기치료제로사용되는 antihistamines은정제, 액제, 점비제, 또는점안제제로주로시판되고있음을알수있음. OTC 항히스타민제의대표적인예인 Benadryl, Claritin, Chlor-Trimeton, Dimetane, Zyrtec, 그리고 Tavist 등은정제로시판되고있음

148 표 12. 천식치료제의제형에따른분류, 해당성분에대한리스트 Brand name Generic name Dosage Tablet Accolate Zafirlukast 20mg Aerolate Theophylline 200mg~400mg Alupent Metaproterenol 10mg Asthafen Ketotifen 1mg Asthalin Salbutamol 2mg~8mg Brethine : Bricanyl Terbutaline 2.5mg~7.5mg Dacortin : Deltasone : Medrol Prednisone : Prednisolone 2.5mg~40mg Dexona Dexamethasone 0.5mg, 1mg, 4mg Proventil : Volmax Albuterol 4mg Singulair Montelukast 4mg, 5mg(chewable), 10mg Theo 24 : Theo-Dur Theophylline 200mg, 300mg, 400mg Capsules Proventil : Ventolin : Volmax Albuterol 200ug Foradil Aerolizer Formoterol 12ug Spiriva Tiotropium bromide 18ug Granules Singulair Montelukast 4mg Syrup Ventolin Albuterol 2mg/5ml Nasal spray Advair : Flixonase Fluticasone 100/50ug, 250/50ug, 500/50ug, 12gm Pulmicort Budesonide 200ug, 400ug Nasal inhaler Advair Fluticasone 120 MDI, 125/25ug, 100/50ug~500/50ug, Asthalin : Proventil Albuterol 100ug, 200 MDI Atrovent Ipratropium Bromide 20ug, 21ug, 40ug Beclate : Beclovent : Becoride Beclomethasone 100ug, 200ug, 250ug Budecort : Budez : Pulmicort Budesonide 100ug, 200ug, 400ug, d150mdi 200 MDI Combivent Ipratropium bromide + Albuterol sulfate 20ug Flixotide : Floease : Flohale : 50ug, 100ug, 250ug Fluticasone Flohale : Flovent 125ug/120, 250ug/60 Serevent : Serobid Salmeterol 25ug, 50ug, 60 MDI, 120 MDI Seretide Fluticasone + Salmeterol 50ug, 250MDI, 500MDI 50/250ug 50/100ug, 50/500ug Spiriva Tiotropium bromide 9ug, 18ug Ventolin Albuterol 100ug, 200ug, 14gm 200MDI Injections Ventolin Albuterol 100ug/500ug/1ml Suppositories Theophylline

149 Ocu-Hist는 OTC로시판되는점안제 (eye drop) 이며, 점비제 (nasal spray) 처방약의예로서 Clarinex, Xyzal, Allegra, 그리고 Astelin 등이있음. Emadine와 Livostin은항알레르기점안제임. 일부제품은 antihistamine과 decongestant을동시에포함하는복합제제임. 예를들면 Claritin-D는 antihistamine인 Claritin과 decongestant인 Sudafed를함유하는복합제제임. Zyrtec-D, Benadryl Allergy & Sinus, Tylenol Allergy & Sinus, Allegra-D, Claritin-D, Semprex-D, Naphcon, Vasocon, Zaditor, Patanol, 그리고 Optivar와같이알레르기와천식치료제가같이함유된복합제제도시판되고있음. 상기의제품들을살펴볼때천식치료제는주로 MDI와같은흡입제또는분무제, 그리고정제 / 캡슐과같은경구용성형제제로시판되고있음을알수있음. 시럽과같은액제, 과립과같은분체, 그리고좌제등의제품도시판되고있지만그숫자는미미한숫자에그치고있음. Atopic dermatitis ( 아토피피부염 ) 은피부알레르기질환의일종임. 참고로피부알레르기를치료하기위한요법은다음과같이정리할수있음. 국소 Corticosteroids 투여 Corticosteroids는항염증작용뿐만아니라체내대사에다양한영향을미침. 또한여러자극물질에대한체내의면역반응을변화시키는효과를가지고있으므로피부알레르기관련질환에널리사용되고있음. 전신 Corticosteroids 투여 일반적으로 2주치료요법을따름. 예를들면, 지속성 triamcinolone acetonide (Kenalog) 를하루 40 내지 60 mg을 2주동안투여함. 국소면역조절제 (topical immunomodulators) 투여 Pimecrolimus (Elidel cream) 과 Tacrolimus (Protopic 0.1% ointment) 가국소면역조절제에속함. Pimecrolimuns (Elidel cream) 은 eczema나 atopic dermatitis 치료에사용됨. 아토피성피부질환치료를위해미국에서처음으로허가받은비스테로이드성크림제제임. 활성화된 T cells로부터 inflammatory cytokines 생성및유리를억제해주는약물임. Tacrolimus (Protopic 1% ointment) 역시유사한국소면역조절제임. 면역억제제투여 아주드물게심한피부알레르기를겪는환자에게 azathioprine (Imuran) 또는 cyclosporine (Neoral) 과같은면역억제제가사용되기도함. 킬레이트화제투여

150 주석 (nickel) 에아주심한알레르기반응을나타내는환자에게 disulfiram (Antabuse) 을투여하면체내주석농도를킬레이트화작용으로저하시켜효과를나타냄. 항히스타민제투여 Histamine이 H1 receptor에결합하는것을경쟁적으로억제하는작용을가지고있음. 피부알레르기치료에적용하는경우는진정효과를기대하기위해사용함. 제품으로서는 Hydroxyzine을함유하는 Atarax와 Vistaril을들수있음. 상기의제품들을조사하여보았을때대부분의피부알레르기치료제는국소외용제 ( 연고, 로션, 크림, 그리고액제 ) 로시판됨을알수있음. 본연구에서도출하고자하는항알레르기성펩티도미메틱후보물질의주타겟역시피부알레르기를대상으로하고있기에국소외용제제형개발이필수적임을알수있음. 국소스테로이드치료요법을사용할때피부알레르기발현부위, 스테로이드약물의역가, 그리고적절한제형의사용이필요함. 특히제형선택의중요성을예로들면피부각피또는탈피가되는경우에는연고제를, 그리고피부염으로인한 weeping 발생부위에는로션이나크림을적용하는것이바람직함. 그림 20. 본연구에서고려하고자하는여러가지제형의형태 (2) 후보제형의선택 합성된펩티도미메틱후보물질의 in vivo 평가를위해 1차제제화작업을시작함. 타겟으로하는주요제형의종류는캡슐, 액제, 피부국소외용제, 주사제, 그리고분무제 / 흡입제를들수있음. (3) 제형설계시예비고려사항 초기포물레이션작업은약물방출패턴, 생체이용률및임상치료적효능을고려하며제제의제조공정용이성을고려함. 여러제형으로제조하여효과적이고편리하게질병치료를증강할수있는지를

151 파악함. 이를위해질병자체의특성, 국소 vs 전신투여방법, 그리고환자의상 태등을고려함. (4) 생체투과성예측을통한경구용성형제제의개발가능성연구 본연구에서도출하고자하는항알레르기펩티도미메틱후보물질의경우아미노산의수가 3개에서 7개범위에속하는것을 1차지향점으로삼고있음. 일반적으로아미노산의수가 4개이상인경우에는장관흡수가힘들다고알려져있음. 만약합성하는일련의펩티도미메틱후보물질의생체막투과성정보가없다면경구용성형제제의개발이가능한지그리고경구용성형제제로개발가능한정도의생체이용률을지니고있을가능성을타진해야함. 본연구에서는많은숫자의후보물질들이일차적으로도출되기때문에이들에대한방대한생체투과성예측실험이필요함. 일반적으로위장관으로부터약물성분의투과도를측정하는방법으로는아래의예를들수있음. 사람에서의생체내장관관류시험 적절한동물모델을이용한시험관내또는 in situ 장관관류시험 사람또는동물의절제된장관조직을이용한시험관내투과도시험 배양된단층상피세포를이용한시험관내투과도시험 본연구의경우에는마지막방법에속하는 Caco-2 cell culture을이용한시험관내투과도시험으로측정하고자함. Caco-2 cell culture의경우 P-gp와같은방출수송체의발현이밝혀져있으므로측정된시험관내투과도가초기약물농도에의존하지않음이공여액및수송방향에서입증된경우 ( 예를들어, 선정된약물농도에서 apical에서 basolateral 방향과 basolateral 에서 apical 방향간의수송속도가통계학적으로큰차이가없는경우 ) 는세포막투과가수동수송에의해일어남을증명할수있음. 또는 P-gp의기능적발현을포화시키지않는농도의모델약물 ( 예를들어사이클로스포린 A, 빈블라스틴, 로다민123) 을사용하여양방향수송시험과같은기법으로 basolateral 에서 apical로의수송속도가 apical에서 basolateral 로의속도보다훨씬더크면수동수송기전에의해약물흡수가일어남을규명할수있음. 즉앞서언급된세포배양방법을이용해생체막투과도정도와수동 / 능동수송, 그리고 P-glycoprotein 수송체의관여여부등에대한연구를수행하고자함. 주사제, 경구투여용제제및국소외용제제제화연구 (1) 위장관에서의불안정성연구

152 위장관에서의안정성은인공위액과장액또는인체로부터얻은위액과장액을사용하여시험함. 펩티도미메틱후보물질용액을 37 에서생체내접촉하는기간만큼 ( 예를들면, 위액에서 1시간, 장액에서 3시간 ) 배양한후, 검증된안정성-지표분석법을이용하여약물농도를측정함으로서위장관에서의안정성여부를판단함. (2) 캡슐포물레이션연구 경구투여시위장관흡수가어느정도일어난다는실험자료를얻는경우 1차적인경구투여용성형제제로캡슐을선택함. 시판중인동물실험용공캡슐 (blank capsule) 에펩티도미메틱후보물질을충전하는방법과첨가제의종류및용량을일련의실험을통하여구축함. 이때사용하는첨가제의목적, 그리고첨가제가펩티도미메틱후보물질의작용및효능에영향을미치지않음을실험디자인 (DOE) 을통해증명함. (3) 액제포물레이션연구 경구용또는점비용액제경우에는펩티도미메틱후보물질의용해도를고려한용매, 착색제, 착향제, 감미제및약물안정성을향진시키는안정화제등을포함함. 이때사용하는첨가제와펩티도미메틱후보물질사이에는원치않는물리화학적반응이발생하지않으며약물안정성과효능에영향을미치지않음을실험을통하여확인함. (4) 연고, 크림, 그리고겔제제를위한포물레이션연구 피부알레르기치료를위한경우국소외용제개발이요구됨. 실제로연고, 크림, 그리고겔은국소적으로사용되는대표적인반고형제제임. 합성하는펩티도미메틱후보물질의친수성 / 소수성여부에따라적합한국소외용제제형과이를위한기제 (base, vehicle) 를선택하여포물레이션연구를수행함. 특히제형및기제선택시기제로부터의약물방출속도, 기제의경피친화도, 피부수분폐쇄현상, 약물안정성, 그리고피부질환에따른적용부위의상태등을종합적으로고려함. (5) 주사제포물레이션연구 제형의절대 / 상대생체이용률를파악하기위해서는정맥주사제의개발이필요함. 주사용용제와용매, 안정화제, ph 조절제, 등장화제, 그리고보존제등의첨가제종류및농도의최적화를위한포물레이션연구를실시함. (6) 분무제 (Spray) 일반적으로흡입용천식치료제는다음과같은제품들이판매되고있음. Dry-powder inhaler (DPI)

153 약물을폐로흡입하기위하여심호흡을해야하는제품형태임. MDI에비하여비교적쉽게제조할수있기에제약사들이선호함. 하지만실제로천식이발생하였을때환자가심호흡을하기힘들기때문에사용시제약이따를수있다는단점이있기도함 ( 그림 21). 그림 21. 다양한단일 / 분할 DPI 기기의실례 Metered-dose inhaler (MDI) 액화가스를분무제로사용하는데사용의편이성을증대하기위하여 spacer 를 활용하기도함 ( 그림 22). Nebulizer 그림 22. MDI 의료기기의실례 Compressor 와 pump 를사용하여약물을 mist 입자형태로하여페로전달하

154 는의료기기임. Nebulizer는일반흡입제를사용할수없는어린환자나질병상태가위중한환자에게사용되기도함. 하지만비싼값과큰부피를지닌기기자체의불편함, 그리고투여시상대적으로긴시간이소요되므로일반환자에게는잘사용되지않고있는실정임. 그러므로 nebulizer의경우본연구의후보대상에서제외됨. 본연구에서는동물실험에서의편이성과도출된후보약물의효능성검증을목적 으로상기에소개된흡입제보다분무제를연구개발하고자함 ( 그림 23). 그림 23. 작은크기의 spray 제품의모습 나. 2 단계 앞서프리포물레이션결과에따라주사제, 경구투여용제제또는국소외용제제형을만들고, 이들제형들의안정성평가, 생체이용률조사및포물레이션개선작업을통해최적화된제형을제조함. 최종적으로도출된임상후보물질의제형확립및유효기간을구축함. 제형안정성시험 (1) 국내식약청, 미국식약청, 그리고 ICH (International Conferences on Harmonization) 에서는의약품의안정성시험방법에대하여가이드라인을제시하고있음. 예를들면 신약과제품의안정성시험, 생물의약품의안정성시험, 신약과제품의광학안정성시험, 그리고 새로운제형의안정성시험 등의안정성시험관련가이드라인이공표되어있음. (2) 항알레르기펩티도미메틱후보물질들을대상으로상기의가이드라인내용을참조

155 하여안정성시험을실시함. 이러한안정성시험은후보약물의제형화단계마다실시함. 이때얻어지는안정성시험결과는다음과같은항목과연관지어평가함. 포물레이션구성성분의영향 용기및마개에대한영향 제조공정및공정환경에대한영향 포장성분에대한영향 저장조건에대한영향 예상되는수송환경에의한효과 빛과습도에대한영향 포물레이션개선및제형최적화 (1) 제형의안정성평가를위한 kinetics 확립 약물분해기전과반응차수, 그리고반응속도에대한정량적인정보를산출함. 이들에대한정보를활용하여제형의완결성, 사용한첨가제와약물간의상호작용, 그리고안정성과유효기간 / 유통기간을확보함. (2) 펩티도미메틱후보물질의안정성향상기법개발 펩티도미메틱후보물질의가수분해나산화등을방지하는첨가제를사용하여그들의안정성을극대화하는포물레이션기법또는가장우수한약물안정성과효능을담보하는제형화방법을개발함. 제형확립및유효기간구축 (1) 제형별맞춤형안정성시험 경구용성형제제, 액제, 주사제, 흡입제, 그리고국소외용제각각의제형에요구되는안정성시험요건에따라연구를실시함. 이때실험할때의온도, ph, 이온강도, 빛, 그리고약물농도의영향등을고려하여조건을설정함. 여러시간간격에후보약물의안정성여부를안정성-지표분석법으로판단함. 제제안정성시험을장기보존시험, 가속시험, 그리고가혹시험조건에서각각실시하여최적화된제형의저장조건및유효기간을산정함

156 정제, 캡슐제등의경구용성형제제 안정성시험의종류저장조건시험기간 장기보존시험 (Long term) 25±2 C / 60±5% RH or 30±2 C / 65±5% RH 12 개월 중간보존시험 (Intermediate) 30±2 C / 65±5% RH 6 개월 가속시험 (Accelerated) 40±2 C / 75±5% RH 6 개월 만약 30±2 C/65±5% RH 에서장기보존시험을한다면중간보존시험은하지않음 흡입제, 분무제 / 크림, 연고, 로션등의국소외용제 안정성시험의종류저장조건시험기간 장기보존시험 (Long term) 25±2 C or 30±2 C 12 개월 중간보존시험 (Intermediate) 30±2 C 6 개월 가속시험 (Accelerated) 40±2 C 6 개월 액제, 주사제 안정성시험의종류저장조건시험기간 장기보존시험 (Long term) 25±2 C / 40±5% RH or 30±2 C / 35±5% RH 12 개월 중간보존시험 (Intermediate) 30±2 C / 65±5% RH 6 개월 가속시험 (Accelerated) 40±2 C / (NMT) 25% RH 이하 6 개월 안정성이좋지않아냉장보관해야하는제품의경우 안정성시험의종류 저장조건 시험기간 장기보존시험 (Long term) 5±3 C 12 개월 가속시험 (Accelerated) 25±2 C / 60±5% RH 6 개월 가혹시험을통해분해되기쉬운제형을파악함. 제형화된물질의분해경로와고유안정성에대해알수있고, 사용한분석방법이유효하다는것을알수있음. 온도, 습도, 산화, 광분해에대한영향과다양한 ph에서의가수분해양상을평가함. 장기보존시험에서 12개월동안에는 3개월마다시행할것이며가속시험에서는첫번째와마지막지점을포함한최소세개의지점이상시험할것임. 안정성시험에서분해가거의일어나지않고변화가적다면유통기한은추가적통계처리없이설정될것임. 이러한유통기한의산출은분해메커니즘과가속시험에서의시험결과, 그리고수학적모델과의적합성등을고려함

157 3 절. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 1. 최종목표및내용 가. 최종목표 본연구는알레르기유발을억제하는있는펩티도미메틱의약품 ( 펩타이드의약품포함 ) 의효능을평가하기위한기술을구축하여, 이에근거하여안정성과유효성이향상된항알레르기펩티도미메틱의약품을발굴을통한치료제개발에있음. 이를위하여알레르기동물모델을개발하고구축된동물모델을이용하여펩티도미메틱의약품의효능을검증하는체계를확립하고자함. 또한, 임상후보물질등록을위한약리및독성시험, in vitro 및 in vivo 약동력학자료를확보하고자함. 나. 확보기술내용 자체개발기술 (1) 알레르기동물모델개발 (2) 항알레르기작용기전탐색기법 (3) 세포에서 HRF에의한알레르기유발기법 (4) 항알레르기펩티도미메틱의약품의 in vitro 효능스크리닝 (5) 동물모델에서 in vivo 효능평가시험법 기존기술활용 (1) 세포에서 in vitro 효능평가시험법 (2) 펩티도미메틱의약품의농도별, 시간별세포내독성평가 (3) In vitro 대사시험법 (4) In vivo PK 시험 : 단회투여및반복투여후의흡수, 기관분포, 혈장단백질 (5) 결합, 임신또는수유동물에서의시험, 분포및배설, 약물대사효소의유도 (6) 독성시험 : 단회투여및반복투여독성시험, 유전독성시험, 생식발생독성시험, (7) 국소내성시험등 (8) 일반약리시험법

158 최종목표 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱의약품 ( 펩타이드의약품포함 ) 임상후보물질개발을위한효능평가기술개발 단계연구목표연구내용 항알레르기펩티도미메틱선도물질의동물모델개발및 in vitro, in vivo 효능및독성평가 1 단계 (3 년 ) In vitro 효능평가 효율적이고경제적인 in vivo 실험을 In vitro 독성평가진행을위해, in vitro에서효능이있 알레르기동물모델개발는물질중 in vitro 독성이있는물질은제외하여후보물질선별 In vivo 효능평가 In vitro 평가로선별된물질중, 알 In vivo 독성예비평가레르기동물모델에서 in vivo 효능을 ( 단회투여독성등 ) 가진물질을탐색 In vivo BA (bioavailability) In vivo 효능이좋은물질에대한평가예비독성, PK 결과에따라 2단계에진입할후보물질을추가선별함 최종제형의항알레르기펩티도미메틱의약품의 독성, ADME 등전임상시험 2 단계 (2 년 ) 최종제형으로투여후알레르기억제효능평가 GLP 독성평가 ADME 평가 일반약리시험 최종후보물질의평가서작성 1단계에서선별되어간추려진후보약물의최종제형으로투여후효능, 독성및 PK profile을심도있게검토함 후보물질이각기능 ( 계 ) 에미치는영향을일반약리시험을통해평가함 위평가결과에따라적합한최종임상후보물질 ( 제형 ) 을도출하여제품화추진 추가필요자료의보완및검토후최종평가서를작성함

159 2. 연도별목표및내용 < 추진마일스톤 - 1 단계 > 구분 2012 년 2013 년 2014 년 연도별연구목표 항알레르기펩티도미메틱물질의 in vitro 효능, 독성평가 In vivo 효능평가를위한알레르기동물모델개발 항알레르기펩티도미메틱의약품의 in vivo 효능, 예비독성및 PK 평가 In vivo 효능시험에 알레르기증상을 질환동물모델에서 사용될수있는최적 발현하는설치류동물 펩타이드및펩타이드 효능의펩타이드를 모델의확립 유사체의효능평가 스크리닝 알레르기비염모델을 알레르기비염모델에서 세포에서펩티도미메틱 구축하고다른 효능을평가하고천식, 의약품의효능검색법 알레르기질환모델도 아토피에확대적용하여 확립 확대준비하여여러 적응증을확인함 연도별연구내용 펩티도미메틱의약품의 histamine 분비저해능비교 세포에서펩타이드유사체의효능비교검증 세포독성시험법확립및평가 적응증에대해평가함 알레르기증상, 생화학적검사로구축된모델증명 알레르기동물모델에서효능평가를위한실험법구축및검증 설치류에서예비독성 ( 단회투여독성 ) 평가 In vivo에서예비 PK ( 생체이용률 ) 평가 효능및안전성이뛰어난성분도출 제형및안정성이개량된후보의약품의 계속적인효능평가 효능평가를위한세포실험시스템구축및 In vivo 효능평가를위한알레르기질환 펩타이드및펩타이드유사체의 in vivo 효능 최적효능물질도출 동물모델의확립 결과 후보물질의효능에대한광범위한 동물모델구축여부확인및검증결과 알레르기질환별최적효능의펩티도미메틱 연도별주요결과물 스크리닝결과 도출된후보물질의구조상특성파악 펩타이드유사체의 HRF 와결합능비교 세포독성프로파일에따른후보선별결과 SCI 논문 질병동물모델에서효능평가방법도출 SCI 논문 특허 의약품선별 선도물질의예비독성및 PK 프로파일 설치류에서효능 / 안전성및약동력학적으로최적화된전임상후보물질의도출 SCI 논문 TRL 3 단계 4 단계 4 단계

160 < 추진마일스톤 - 2 단계 > 구분 2015 년 2016 년 연도별 연구목표 항알레르기펩티도미메틱후보물질의 GLP 독성, full PK 평가 최종선정후보물질제품 (dosage form) 의효능, 독성, PK 및일반약리시험 연도별 연구내용 1단계도출물질에대한 GLP 독성평가시험 단회 / 반복 / 유전 / 생식발생 / 기타독성시험 GLP 시험결과독성이적은물질의 Rat에서약동력학 (full PK) 분석방법구축및밸리데이션 항알레르기펩타이드의흡수 / 조직내분포 / 대사체및대사경로 / 체내로부터배설연구 후보물질의 PK 프로파일을분석, 비교하여독성및 PK 결과최적물질선정 최종후보물질의 IND 제출을위한전임상추가시험수행 최종선정펩타이드를실제사람에서투여방법 ( 제형 ) 과동일한제제약으로제조 제조한제제약의동물에서투여방법에따른효능, 독성, PK 등최종평가 일반약리시험법구축및시험 임상시험약품을등록하기위한평가서작성및보충실험시행 연도별 주요 결과물 항알레르기의약품의 GLP 독성프로파일 항알레르기펩타이드의흡수, 분포, 대사, 배설에대한분석법및밸리데이션결과 확립된분석법에서항알레르기의약품의흡수, 분포, 대사, 배설에대한 PK 프로파일 독성및 PK 프로파일상에서최적화된최종후보물질도출 SCI 논문 특허 최종선정물질의시제품 사람에서와동일한투여경로에서동물에투여시효능, 독성, PK 프로파일 일반약리시험결과 IND 제출을위한평가서작성및추가보완실험결과 SCI 논문 특허 TRL 5, 6 단계 6 단계

161 3. 연구방법 년도목표연구내용및방법 1 단계 2012 In vitro 효능및독성평가 2013 알레르기동물모델개발 비만세포를이용한알레르기비염효능확인 - 탈과립측정, western blotting, RT-PCR, ELISA assay Th-2 세포를이용한알레르기비염효능확인 - Real-time PCR 다양한세포를이용한아토피성피부염효능확인 - Histamine, cytokine release assay Cell cytotoxicity assay - CCK-8/MTT assay 알레르기성비염동물모델 - 오발부민 (OVA), 비만세포를이용한모델 아토피성피부염동물모델 - 피부자극모델, 식이유도모델, 환경유도모델 - 오발부민 (OVA) 을이용한모델 천식동물모델 - 집먼지진드기로감작한백서천식모델 - 실험적으로기도과반응성을유도한모델 2014 In vivo 효능평가 알레르기비염효능평가 - 호산구수변화조사 - IHC staining, image analysis, histamine 정량 아토피성피부염효능평가 - 경표피수분증발량및피부홍반측정, Scratching behavior 시험 - ELISA assay, IHC staining, FACS, western blotting 천식효능평가 - 기관지반응성측정, IHC staining 2 단계 In vivo 독성예비평가 In vivo PK 예비평가 단회투여독성시험 - 설치류단회투여독성시험 단회생체이용율 (BA) 시험 2015 GLP 독성평가 단회투여독성시험 반복투여독성시험 - 설치류 4주 DRF, 비설치류 4주 DRF 유전독성시험 생식발생독성시험 ADME 평가 설치류에서흡수시험 - 경구투여등투여경로에따른평가 설치류에서분포시험 - 조직분포, 혈장단백결합율등 설치류에서대사시험 - 평형투석법 / 간마이크로좀안정성실험 - In situ liver perfusion 실험 설치류에서배설시험 - 신장, 담즙, 유즙등을통한배설 2016 효능, 독성, PK 평가 상기방법중필요한시험법에따른평가 일반약리시험 일반행동에미치는영향 중추신경계에미치는영향 자율신경계에미치는영향 호흡기계에미치는영향 순환기계에미치는영향 소화기계에미치는영향

162 가. 1 단계 본 1단계연구에서는펩티도미메틱의약품의효능및독성을세포단계에서확인하여비염, 아토피피부염및천식을타겟질환으로하는효과적인약물이될수있음을입증하고, 효능및안전성이뛰어난후보물질을선별하고자함. 더나아가, 각질환별알레르기동물모델을개발하여 in vivo 효능을평가함과동시에예비독성및약물동태를평가하여전임상시험을위한최종물질을도출하고자함. In vitro 효능및독성평가 - 각질환의효능및독성평가에사용하는세포는다음표와같음. 표 13. 효능및독성평가에사용하는세포주 알레르기성비염 비만세포주 : BMMC (Bone Marrow Mast Cell), RBL-2H3 Th-2 세포주 아토피성피부염 B 림프구세포주 : U266B1 Basophil 세포주 Macrophage 세포주 : PBMC (Peripheral Blood Mononuclear Cell) Keratinocyte 세포주 : HaCaT (1) 비만세포를이용한알레르기비염효능확인 비만세포에서의탈과립측정 펩티도미메틱의약품을미리처리한세포에항원을첨가하여세포를자극하고, 세포밖으로분비되는 β-hexosaminidase의활성을세포배양액에서측정함으로써탈과립정도를검증함. 또한비만세포탈과립형태를현미경으로관찰함. 알레르기반응관련특정신호전달매개단백질의세포내수준변동측정 펩티도미메틱의약품을미리처리한세포에항원을첨가하여세포를자극하고 cell lysate를얻어전기영동을통하여분리후항원-항체반응을이용한 western blotting을통해알레르기반응관련신호전달매개단백질의세포내수준변동을측정함. TNF-α 및 IL-4 등 cytokine mrna 수준변동측정 Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) 을이용함. 감작된세포로부터 RNA를추출하여 reverse transcriptase kit를이용하여역전사시켜 DNA를생성함. 이를 PCR 반응을시킨후 agarose 전기영동을통하여알레르

163 기반응매개체들의 mrna의수준을확인함. Th-2 세포분화조절유전자의발현억제효과검증 Th-2 세포분화에있어서주도적역할을하는 cytokine은 IL-4임. 분화된 Th-2 세포, 즉 IL-4 mrna 발현이증가된세포에시험약을농도별로가한후 RT-PCR을통하여 IL-4 mrna의변화를측정함. Cytokine 단백질정량 감작된세포를항원으로자극후세포밖배지로분비된 TNF-α나 IL-4의농도를 ELISA kit를이용하여측정함. (2) 아토피성피부염 ELISA를이용한알러지반응의매개체측정 각각의세포주에시험물질을처리후감작시켜 IgE, histamine release 및 Th2 cytokine (IL-4, IL-6, IL-13 등 ), TARC (thymus and activation regulated chemokine) 생성량을 ELISA를이용하여측정함. 세포독성평가 각펩티도미메틱의약품이전임상후보물질로선별되기이전에세포수준에서의독성을확인하여야함. WST-8이세포내에서 dehydrogenase의작용을받아색이변하는반응을이용함. 그변색정도를비교하여세포독성을확인할수있음. 시중에판매하는 kit로는 CCK-8, MTT assay 등이있음. 알레르기동물모델개발 (1) 오발부민 (OVA) 에의해유발된알레르기비염모델 알레르기비염유발을위해오발부민 (ovalbumin, OVA) 을항원으로하여 BALB/c계마우스, ICR계마우스또는알레르기의병태생리학적과정이인간과매우유사한기니픽을감작시키는실험모델임. 비염유발여부평가는콧물, 재채기와코긁기행동으로확인함. 외부항원을통해인간과비염증세와유사한코가려움증이나콧물증세를유도할수있기때문에오발부민에의한유도모델이가장많이쓰이는모델임. 마우스에알레르기비염을유발하는방법은다음그림과같음. 알레르기비염유발시작 21, 14, 7일전에 0.1% 오발부민용액을복강주사하여감작시킴. 최종감작 7일경과후 7일동안격일로 3회 / 일로 0.1% 오발부민용액을비강에점적하여알레르기비염을유발함

164 그림 24. OVA 에의한마우스알레르기비염유발 (2) 비만세포에의해매개된알레르기질환모델 비만세포는피부, 호흡기, 림프관주위, 혈관주위, 위장관의점막, 뇌등전신의장기에분포하고있으며, 천식이나알레르기비염과같은알레르기반응을매개하는중요한세포임. 비만세포로부터히스타민의유리는즉시형알레르기반응의병리학적진행과정에서필수적인단계인데, 비만세포표면에존재하는 IgE 수용체인 EcεRI 에항원이결합하여유발되는비만세포활성화에의해히스타민이유리됨. 이어서아라키돈산 (arachidonic acid) 대사물질과염증반응을유발하는다양한 cytokine이분비됨. 비만세포에서분비되는다양한화학매개물질중히스타민은즉시형과민성면역반응을유발하는가장강력한생리활성물질이며, 아라키돈산대사물질및 leukotrienes는히스타민보다한단계늦게합성되지만작용은히스타민보다강력하고오래지속되어만성염증반응을유발하는것으로알려져있음. Compound 48/80을복강주사하여전신성아나필락시스반응을유도하거나, 피부에 Anti-DNP IgE로감작시킨후꼬리정맥에항원을주사하여항원항체반응을유발한수동피부아나필락시스반응을유도한모델을사용함. 효력시험방법은이러한비만세포매개성알레르기반응에대한제제의효력을검증하는시험법임. (3) 천식의동물모델 동물천식모델중특이항원에의해유도된동물천식모델은난황 (ovalbumin) 을이용한방법이대부분을차지하고있음. 특히인간에서외인성천식의가장많은원인으로밝혀진집먼지진드기 (house dust mite, HDM) 를감작시켜유도한천식모델이가능함

165 Sprague-Dawley (SD) 랫암컷에집먼지진드기 (Dermatophagoides farinae) 조항원을 1% 수산화알루미늄용액에용해시킨후복강내로주사하여감작시킴. 감작은실험제 1일과제 3일, 총 2회를시행함. 마우스에서는실험적으로기도과반응성 (airway hyperresponsiveness, AHR) 을유도한모델이가장많이이용되고있음. 기관지천식의동물모델은천식의두가지주요특징인기도의호산구염증과 AHR을발현시킬목적으로제작됨. 천식동물모델의제작을위해서동물에게항원을주사하여전신적으로감작시키며, 동일항원의기도를통한유발을시행하여기관지와폐에염증반응을집중시킴. (4) 아토피피부염의동물모델 아토피피부염의동물모델은크게피부자극모델, 식이유도모델, 환경유도모델, 오발부민감작아토피모델이있음. 대부분의동물모델은주로경구투여또는피부병변에직접도포하는모델에적용되며, 복합적인원인에의해유발되는모델에서의비임상유효성확인시험으로표에정리한모델들이일반적으로이용됨. 표 14. 아토피피부염의동물모델 구분내용동물특기사항 피부자극모델 식이유도모델 환경유도모델 - 화학물질을이용한모델 DNCB (dinitrochlorobenzene) DNFB (dinitrofluorobenzene) PiCl (picryl chloride) - 항원물질을이용한모델 집먼지진드기추출물 (DME, dust mite extract) Staphylococcal enterotoxin+dme 오발부민 (OVA) - 식이조절로아토피피부염을유발하는모델 Magnesium deficient diet 모델이대표적 - 환경자극에의한아토피피부염유발모델 Balb/c 성별과또는마우스품종에따라 NC/Nga 질병유도율의차이마우스있음 Hairless 래트 NC/Nga 마우스 효력실험에서가장보편적으로사용됨 환경에따라질병유도율차이있음 오발부민 (OVA) 감작아토피 모델 - 오발부민 (OVA) 자극에의해유발되는 아토피모델 Balb/c 마우스 실제피부염증상은없음 OVA 감작수또는양에따라질병유도율및증상 (sensitivity) 차이있음

166 In vivo 효능평가 (1) 오발부민 (OVA) 에의해유발된알레르기비염모델에서의효능평가 호산구 (eosinophil) 수의변화조사 알레르기비염의대표적지표인호산구의혈액내빈도변화를조사하기위해심장천자 (cardiac puncture) 등의방법으로채혈후, Hinkelmann 용액에희석하여 Neubauer 혈구계산판을이용하여계수함. IHC (immunohistochemistry) staining 동물모델의코점막조직표본을제작하여다음표와같이 staining을실시함. 면역조직화학적실험결과의정량화를위해 Optimase 5.2 등을이용한영상분석을실시함. 표 15. 염색법및사용항체 염색법혹은사용항체 Periodic Acid Schiff Reaction (PAS) 염색 Zonula occluden (ZO-1) 항체 Anti MIP-2 Anti COX-2 Anti-mouse adhesion molecules Anti IL-4 목적 중성점액 (neutral mucin) 분비세포의변화를관찰 점액분비세포의 tight junction 단백질변화관찰 혈관신생성에관여하는 IL-8 유사 chemokine 인 macrophage inflammatory protein (MIP)-2 분포변화관찰 염증성물질을생성하는효소인 COX-2 의조직내분포검증 면역세포가염증반응장소로이동하는데필요한세포부착물질 (ICAM-1, VCAM-1 등 ) 발현변화관찰점막내에서 Th-2 세포의분화에관여하는 IL-4의분비변화조사 히스타민 (histamine) 의정량 동물모델에서복강비만세포를분리하여혈장및비만세포에서유출된 histamine 의양을발색반응을통하여형광강도를측정하여정량함. (2) 아토피성피부염동물모델에서의효능평가 경표피수분증발량측정 (transepidermal water loss assay, TEWL) 약물투여가끝난마우스의등과귀뒤쪽부위가제모된상태에서경표피수분증발량 (TEWL) 을측정기 (Tewameter TM300) 를이용하여측정함. 피부홍반측정 (Erythema assay) 피부홍반측정기 (Mexameter MX18) 를이용하여, 약물투여가끝난마우스의피

167 부표면에센서를접촉시켜 1 초이내의홍반정도를측정함. Scratching behavior 시험 펩타이드의약품의투여 ( 처치, 도포 ) 후일정시점에서실시하며, 일전시간 ( 보 통 15 분 ) 동안실험동물이긁는횟수 (scratching behavior) 를측정함. 귀두께측정 Dial thickness gauge 또는 vernier calipers 등을이용하여귀의두께를측정하 고아토피피부염에의한부종정도를관찰함. 관능평가시험 펩티도미메틱의약품처리후일정시점에서실시함. 아토피피부염의심각성정도를다음 5가지항목을각각평가한점수의총합으로나타냄. 평가항목은홍반 (erythema), 가려움과피부건조 (pruritus, dry skin), 부종과혈종 (edema, excoriation), 짓무름 (erosion), 그리고태선화 (lichenification) 등임. 혈중 IgE 및기타면역글로불린농도에대한효과 환경적스트레스에의한 Th1/Th2 면역반응의변화를확인하기위해마우스로부터시간에따라혈액을채취하여혈장을분리하고 ELISA kit 등을사용하여 IgE 농도를측정함. 또한 IgE 증가가가장급격한시기의혈장으로부터 IgG1 및 IgG2 등다양한면역글로불린의농도를측정함. 혈중 Th1/Th2 cytokine, chemokine 농도및혈구조성에대한효과 마우스로부터혈액을채취하여백혈구, 호중구, 호산구의조성비율을측정하고, 혈중 Th1/Th2 cytokine (IL-12 & IL-14), chemokine (eotaxin 및 TARC) 농도및혈구 (total leukocyte, eosinophil) 조성을분석함. 환경적스트레스에의한아토피피부염의발생은마우스의혈중 IL-4의증가및 IL-12의감소를나타냄. 또한 Th2 chemokine인 eotaxin 및 TARC (thymus and activation regulated chemokine) 의감소와이로인한호산구혈증의억제를평가함. 피부조직에서의염증세포침윤에대한영향 아토피피부염발생에따른다양한염증세포의피부조직침윤을관찰하기위해마우스로부터피부조직을분리한후조직을고정하고 H&E, Toluidine blue 및 Congo red dye를이용하여조직학적분석을실시함. ELISA를이용한 Th2 cytokine 및 chemokine의발현분석 피부조직에서의염증세포침윤및염증반응이 Th2 반응의과다활성화에의한

168 것인지확인하기위함. 마우스의피부조직을분리한후 Th2 cytokine (IL-4 및 IL-5) 및 chemokine (eotaxin 및 TARC) 의단백질발현수준을 ELISA로측정함. Western blotting을이용한 Th2 분화관련전사인자의발현분석 마우스의피부조직을분리하여단백질을분리한후대표적인 Th2 분화핵심전사인자들 (GATA3, phosphorylated-stat6 등 ) 의단백질발현수준을 western blotting으로확인함. 비장세포에서 Th1/Th2 cytokine 발현변화및 IL-4/IFN-γ-producing cell population 분석 마우스로부터비장세포 (splenocyte) 를분리하고 T cell-specific mitogen인 ConA (concanavalin A) 와함께일정시간배양한후배양액으로부터 Th1 (IFN-γ 및 IL-12), Th2 cytokine (IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 등 ) 농도를 ELISA로측정함. 또한유세포분석기 (FACS analysis) 를통해 IL-4-producing cell 및 IFN-γ-producing T cell population 비율을확인함. (3) 천식동물모델에서의효능평가 기관지반응성 마취상태의마우스에시험약물을주입하면서아세틸콜린에의한기도반응성을측정함. 아세틸콜린에대한기도반응성은호흡기의 airway pressure time index (APTI, cm H 2 O s) 에서 integrated change로정의함. Bronchoalveolar Lavage Fluid (BALF) 에서의세포동정 기도반응성을측정한직후, BALF를채취함. Wright-Geimsa stain로 differential cell analysis를위해염색한후, 대식세포, 림프구, 상피세포, 호산구, 호중구세포를 standard cytological technique에따라동정함. 상피세포는특히섬모의존재로확인할수있음. IHC Staining 항알레르기펩티도미메틱의약품을투여한각마우스의폐조직절편을만든후, hematoxylin과 eosin으로염색하여기도상피세포손상, peribronchovascular cell infiltrate, interstitial alveolar cell infiltrate를동물군간에비교분석함. (4) 통계적평가방법 시험약물과대조군의변화수치및오차를근거로 t-test 또는 ANOVA test 등 적절한통계방법을선택하고통계프로그램을이용하여유의성을검증함

169 In vivo 독성예비평가 (1) 설치류를이용한단회투여독성시험 항알레르기펩티도미메틱의약품을단회투여하고사망률, 증상의변화, 체중의변화및부검소견을관찰하여급성적으로나타나는독성학적인변화를규명함. 5 주령의암수 SPF, SD 랫트또는마우스에최소 3용량단계로투여하고사망및증상관찰, 체중의변화, 부검소견관찰하여분석함. In vivo PK 예비평가 (bioavailability) (1) 설치류 ( 랫트 ) 단회생체이용율시험 SD 랫트에대하여정맥및피하투여 1회실시후정해진시간간격으로채혈하여혈장을분리하고, 분리한혈장을 HPLC를통하여합성의약품의농도를측정함. 생체이용률 (Bioavailability, BA) : 정맥투여후 AUCinf에대한경구투여후 AUCinf의비로부터산출 BA = AUCinf,po / AUCinf,iv 나. 2 단계 본 2 단계연구에서는펩티도미메틱의약품임상후보물질개발을위해필요한최종 제형형태의후보물질에대한효능, 독성프로파일, PK 프로파일, 일반약리시험을 통해전임상시험에대한자료를확보하고자함. 항알레르기펩티도미메틱의약품의 GLP 독성평가 (1) 단회투여독성시험 시험물질을시험동물에단회투여 (24시간이내의분할투여하는경우도포함 ) 하였을때단기간내에나타나는독성을질적 양적으로검사하는시험임. 단회투여독성시험은시험물질을포유동물에단회투여하고그후시험물질의일반상태의변화를주된지표로하여시험물질의독성을질적및양적으로평가함과동시에반복투여시험의용량설정을위한정보를얻는것을목적으로함

170 표 16. 의약품등의독성시험기준 구분의약품등의독성시험기준 ( 식약청고시 ) 시험동물동물수투여경로관찰기간시험결과 1종은설치류, 1종은토끼를제외한비설치류적어도 1종에대해서는암수모두에서조사 시험결과를해석할수있는충분한수 원칙적으로임상적용경로 설치류 : 개략의치사량을구하기에적절한단계비설치류 : 독성증상을명확히관찰하기에적절한단계 통상 2 주간 비설치류의경우반복투여독성시험의적정용량설정을위하여실시하는예비시험을단회투여독성시험으로인정 개략의치사량, 일반증상, 체중, 육안적해부소견 필요시병리조직학적검사 설치류단회투여독성시험 설치류에펩티도미메틱의약품을단회투여하고사망률, 증상의변화, 체중의변화및부검소견을관찰함. 5주령의암수 SPF, SD 랫트또는마우스에최소 3 용량단계로투여하고사망및증상관찰, 체중의변화, 부검소견관찰함. 설치류단회피하투여독성시험 실험군의절반을사망에이르게하는투여량 (the median lethal dose, LD 50 ) 을결정하기위한실험인급성경구시험, 눈에적용시킨후최소 24시간후의반응을확인하는안구자극시험, 피부자극시험을실시함. ICR 마우스 ( 한군당암컷, 수컷 5마리 ) 에대하여펩티도미메틱의약품을피하투여한후사망유무, 체중변화등의육안검사와부검검사를실시함. 설치류단회정맥투여독성시험 설치류의단회피하투여독성시험법과동일함. 단정맥주사를통하여투여하며 약물용량은피하투여보다적게설정함. 비설치류를이용한단회투여독성시험 비설치류동물에항알레르기펩티도미메틱의약품을단회투여하고사망률, 증 상의변화, 체중의변화및부검소견을관찰함

171 (2) 반복투여독성시험 표 17. 의약품등의독성시험기준 구분의약품등의독성시험기준 ( 식약청고시 ) 시험동물동물수투여경로용량단계투여횟수시험결과기타 1 종은설치류, 1 종은토끼를제외한비설치류 설치류 : 암수각 10 마리이상 비설치류 : 암수각 3 마리이상 원칙적으로임상적용경로 3 단계이상, 최대내성용량과무해용량포함 1 일 1 회주 7 회투여를원칙으로함 일반증상, 체중, 사료섭취량, 물섭취량, 혈액검사, 뇨검사, 안과학적검사, 기타기능시험, 병리조직학적검사, 확실중독량및무독성량 독성변화의회복성과지연성독성을검토하기위해회복군을두어시험하는것이바람직함 시험물질을시험동물에반복투여하여중 장기간동안에나타나는독성을질적 양적으로검사하는시험으로시험물질을포유동물에반복해서투여할때나타나는독성변화를용량및시간의경과에따라파악함. 반복투여독성시험의용량단계는명확하게독성변화가나타나는용량 ( 독성량 ) 과독성변화가나타나지않는용량 ( 무독성용량 ) 을포함할필요가있음. 설치류를이용한 4주반복투여독성시험 항알레르기펩티도미메틱의약품을 4주간매일반복투여하여나타나는독성학적인변화를규명함. 표적장기를규명하고독성량과무영향량을산출함. 비설치류를이용한 4 주반복투여독성시험 설치류를이용한 4 주반복투여독성시험과동일함. 설치류 1 주반복피하투여시험 ICR 마우스에대하여주 2-3 회피하투여한후, 육안검사, 뇨검사, 혈액검사및 부검을실시함. 설치류 4 주반복피하투여시험

172 표 18. 설치류 4 주반복피하투여독성시험 항목외관 (appearance) 눈 (eyes) 음식섭취체중비정상행동의유무호흡률 ECG EEG 혈액검사혈액화학검사뇨검사변검사 내용 치사율, 털, 피부, 자궁내막등의상태를매일확인각막과망막의안과학적검사를시험처음과종료시확인주 1회주 1회군집간의다툼여부를확인 큰동물에해당큰동물에해당투여전과실험종료후혈액샘플을채취함. 헤모글로빈, 적혈구및백혈구수치등을조사함. 투여전과실험종료후혈액샘플을채취함. 전해질균형, 혈당, 세럼지질, 세럼단백질등에대한조사를함. 투여전과실험종료후뇨샘플을채취함. ph, 비중, 단백질, 케톤체등을조사함내장출혈여부등을검사함 (3) 유전독성시험 물리화학적요인또는생리적요인등에의해 DNA의염기나유전자또는염색체에손상을주어형태학적이상및기능적이상을일으키는것이유전독성임. 유전독성은시험물질이유전자또는염색체에미치는상해작용을검사하는시험으로생체에서일어날수있는발암성여부를예측할수있는시험임. 복귀돌연변이시험 박테리아를사용하여노출된물질의유전자복귀돌연변이유도가능성을타진하며 mutagen (or carcinogen) 가능성을타진하는시험으로다음과같이수행되며, 유전독성시험중빠르고간편하면서도발암성시험결과와상관관계를보이는시험법이여서신약개발의초기스크리닝단계에서널리사용됨. 그림 25. 복귀돌연변이시험

173 박테리아를사용하는돌연변이시험으로서 Bruce N. Ames가개발한살모넬라 (Salmonella typhimurium) 를사용한 Ames 시험이가장널리쓰이며, 어떤특정한아미노산이없으면사멸하는변이형균주가화학물질등의처치에의해아미노산이없더라도생존 증식할수있는야생형으로되돌아가는복귀돌연변이를지표로하는검출계임. 박테리아를이용한복귀돌연변이시험의경우, Salmonella typhimurium TA98, Salmonella typhimurium TA100, Salmonella typhimurium TA1535, Salmonella typhimurium TA1537 또는 TA97 또는 TA97a, Salmonella typhimurium TA102 또는 E. Coli WP2 uvra 또는 E. Coli WP2 uvra (pkm101) 의 5개균주에대하여시행함. 대사활성계존재유무에관계없이최소 1개균주에서평판당복귀된집락수에대하여 1개이상의농도에서재현성있는증가를나타낼때양성으로판정하며, 음성결과에대해서는재현성을확인함. 체외염색체이상시험 포유류배양세포에서염색체손상을세포유전학적으로평가하는생체외시험 방법으로다음과같이수행됨. 그림 26. 체외염색체이상시험 포유류배양세포를이용하여 3가지이상의용량에대하여염색체이상의형태를판별하고개수를확인함. 염색체이상을가진분열중기상의수가통계학적으로유의성있게용량의존적으로증가하거나, 하나이상의용량단계에서재현성있게양성반응을나타낼경우를양성판별함

174 체내소핵시험 소핵시험은설치류등의동물을이용하여화학물질등이염색체에미치는영향을신속하고간편하게검출할수있는방법임. 설치류골수중의유약적혈구에출현하는소핵을지표로하여시험물질의염색체이상유발성을 in vivo에서평가하는것으로다음과같이수행됨. 그림 27. 체내소핵시험 ICR 마우스수컷 (1군당 5마리이상 ) 을사용하여 3가지이상의용량의합성의약품을투여 ( 복강투여또는임상적용경로 ) 한후적절한시기에도살하여골수도말표본을제작함. 개체당 2,000개의다염성적혈구에대해서소핵의유무를검색하고, 동시에전적혈구에대한다염성적혈구의출현빈도를구함. 소핵을가진다염성적혈구의수가통계학적으로유의성있게용량의존적으로증가하거나, 하나이상의용량단계에서재현성있게양성반응을나타낼경우를양성으로판별함. (4) 생식발생독성시험 시험물질의포유류의생식 발생에미치는영향을규명하는시험을말하며수태능및초기배발생시험, 출생전 후발생및모체기능시험, 배 태자시험등이있으며, 의약품의생체적용시생식발생과정에서어떤유해영향을유발하는지여부에관한정보획득을목적으로함. 생식발생에미치는유해영향에는생식세포의형성장애, 수태저해, 임신유지, 분반, 포육, 출생시차산자사망, 발달지연, 기형발생, 출산후성장및발달등이있음

175 그림 28. 랫트의발생단계별표준시험법분류 생식독성시험 생식능력에대한독성을평가하는항목으로, 수컷군은약 70일간투여, 암컷군은 14일간투여후교배를임신기간중 50 % 를희생시켜착상, 수정이정상적으로일어났는지를확인함. 나머지는수유기가지난후새끼를희생시켜발달과정등이정상적인지를확인함. 만약발달과정에대하여이상징후가보이면, 최기형성에대한시험을추가함. 수태능및초기배발생시험법 암 수동물에대하여교배전부터교미, 착상까지펩티도미메틱의약품을투여하여나타나는독성및장애를검사함. 암컷에서는성주기, 수정, 난관내수송, 착상및착상전단계의배자발생에미치는영향을검사하고, 수컷에서는생식기관에대한병리조직검사에서검출되지않는기능적인영향을검사함. 배태자발생시험법 암컷에착상부터이유까지펩티도미메틱의약품에노출시켜임신 / 수유기의암컷, 수태산물및출생자의발생에미치는독성을검사함. 출생전후발생및모체기능시험법 착상부터경구개가폐쇄되는시기까지임신중의암컷에펩티도미메틱의약품을투여하여모체와배 태자의발생에미치는영향을검사함

176 (5) 기타독성시험 면역독성시험 반복투여독성시험의결과, 면역계에이상이있는경우시험물질의이상면역반응을검사하는시험임. 면역성을감소시키는지에대한시험은펩티도미메틱의약품을주입한후양적혈구세포 (Sheep Red Blood Cells, SRBC) 와같은항원을주입한후항체반응을실시하며, 과민반응에대하여는각네단계의반응에대하여확인함. 표 19. 면역독성시험시과민반응의단계 유형 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 예아나필락시스 Rh factor incompatibility, Hemolytic anemia glomerular nephritis contact dermatitis 반복투여독성시험등의결과면역기능및면역장기의이상이의심될경우세포 매개성면역시험및체액성면역시험에대하여 1 종이상의시험을시행함. 표 20. 세포매개성면역시험및체액성면역시험 세포매개성면역시험 Phytohemagglutinin, Concanavalin A, 및특이항원에대한세포유약화시험 혼합백혈구배양시험, 난백알부민, tuberculin, Listeria 등 T림프구의존항원에의한지연형과민반응시험 체액성면역시험 비장세포의플라그형성시험 T림프구의존항원에대한항체의혈중농도시험 T림프구비의존항원인 lipopolysaccharide 에대한항체의혈중농도시험 Lipopolysaccharide 에대한세포유약화반응시험 항원성시험 시험물질이생체의항원으로작용하여나타나는면역원성유발여부를검사하는시험으로의약품의항원성, 특히인체에대해페니실린쇼크와같은심각한부작용및독성유발가능성을검색하기위한동물시험법임. 항원성시험은원칙적으로모든의약품에대해실시해야하며, 특히화학구조상생체내에서단백질과강하게결합할가능성이있는의약품, 펩타이드또는단백질을성분으로하는의약품및고분자구조 ( 일반적으로분자량 5,000 이상 ) 를가진의약품의경우반드시실시해야함. 항원성시험으로기니픽을이용한아나필락시스쇼크반응시험및동종수동피부아나필락시스반응시험또는마우스-랫드의이종수동피부아나필락시스

177 반응시험등을실시함 ( 단, 피부외용제의경우는피부감작성시험을실시 ). 아나필락시스쇼크반응시험 수동피부아나필락시스반응 피부감작성시험 국소독성시험 - 피부자극시험 피부에투여하는펩티도미메틱의약품제제의경우, 국소부위에투여시피부자극이있는지여부를평가함. 시험물질이피부에접촉하였을때피부자극과국소염증 ( 홍반, 부종등 ) 을유발하는물질의잠재능을확인함 피부자극시험은 1회접촉에의해급성염증이나피부괴사를나타내는 1차피부자극시험과 1차자극에는염증을유발하지않지만반복접촉에의해나타나는누적자극시험으로나뉨. 표 21. 국소독성시험 - 피부자극시험 시험항목시험대상물질시험동물투여량도포부위도포방법적용부위의관찰 내용 피부외용제및피부접촉가능성이있는물질 젊고건강한백색토끼 (2.0~3.0 kg) 6 마리이상 액체인경우 0.5 ml/ 고체또는반고체인경우 0.5 g 털깎은등부위의피부 2.5cm 2.5 cm의비찰과피부 2개부위및찰과피부 2개부위 가로세로 2.5cm의피부에시험물질을적용한후가아제로덮고, 가아제를테이프로고정 가아제의위에시험물질의증발을막기위해침투성이없고반응성이없는고형재질의박지로덮고테이프등을사용하여고정시험물질투여후 24, 72시간에실시 흡입독성시험 기체, 휘발성물질, 증기및에어로졸상태의물질을포함하는공기를흡입함으로 써기관지및폐등에포함하는호흡기계등인체에미칠수있는영향을평가함. 항알레르기펩타이드물질 / 제제의 ADME 평가 항알레르기펩티도미메틱약물을임상투여경로로적용하였을때체내동태를파악하기위한시험으로서의약품의유효성, 안전성과관련하여약물의효과및그지속시간, 작용메커니즘등의예측, 생체내분포, 저류시간, 농도등을확인할수있는시험이며, 수행시다음사항을고려하여실시함

178 표 22. 체내동태파악시고려사항 구분시험방법설정시시험결과도출시 흡수분포대사배설 채혈간격, 분석방법 ( 분석대상포함 ), 평가변수등포함분석방법 ( 분석대상포함 ), 평가장기등포함분석방법 ( 분석대상포함 ) 포함채료및채변간격, 분석방법 ( 분석대상포함 ) 약동학적파라미터 (Cmax, Tmax, AUC, T1/2, CL, Vd 등 ), 생체이용률, 흡수율뿐아니라동물종간차이등에대하여비교분석. 약물이선형또는비선형약동학인지를분석. 만일비선형인경우비선형의기본적인기전및관찰된비선형성에대한용량범위를포함하여비선형성특징을분석. 임상시험에서얻어진약동학정보가있는경우이를비교분석. 동물실험에서얻어진약동학관련사항은동물계등에관해명확히해야함. 분포용적, 혈장단백결합 ( 혈장단백의종류와비결합분율 ), 혈구세포이행비율분석. 동물에대한단회및반복투여시험결과와비교하여기관및조직으로의분포, 시간에따른변화, 축적에대한분석. 태반, 태아, 유즙으로의이행여부확인. 동물에서의시험약물및그주요대사체를규명및분석 (1 상대사및 2상대사경로, 대사체종류및구조, 대사율, 대사체의약리학적효과등포함 ). 동물에서의추정대사경로와대사율및속도를규명하며주된대사효소및필요한경우그분자형태 (molecular type) 규명. 대사효소에대한약물의효과 ( 억제또는유도 ) 시험. 동물에서의시험약물과그주요대사체의배설경로, 배설량및배설율을규명. 필요시배설에영향을주는인자분석 담즙배설및장간순환여부분석

179 표 23. 약물의체내동태각단계의평가항목 구분 평가항목 흡수 1 흡수 ( 흡수정도와흡수속도, in vivo 와 in situ 시험 ) 2 약동학파라미터 (kinetic parameters), 생물학적동등성및 / 또는절대생체이용률 ( 혈청 / 혈장 / 혈액 PK 시험 ) 분포 대사 배설 1 조직분포시험 2 단백결합및혈액세포중으로의분포 3 태반통과시험 1 화학구조와생체시료중대사체의양 2 가능한대사경로 3 전신순환전대사 ( 위장관 / 간초회통과효과 ) 4 P450 시험을포함하는 in vitro 대사 5 효소유도와저해 1 배설경로와양 2 유즙으로의배설 (1) 흡수 (absorption) 투여된약물이순환혈액으로들어가는것으로, 평가항목은채혈간격, 분석방법, 평가변수에관한정보를제공할수있도록설정함. 반복투여시의약물동태파라미터를비교하여축적성을파악함. 경구투여 음식물섭취에의한특별한영향이없는한시험물질투여전 10시간이상공복을유지한상태에서시험물질을투여하고, 투여후 2시간이후에식수를공급함. 채혈은시험물질투여전에실시하고, 최고혈중농도 (maximum concentration, Cmax) 도달전 2~3점, 최고혈중농도도달시간 (time to Cmax, Tmax) 전후 3점이상, 최고혈중농도도달후시험물질의소실을충분히반영할수있는 3점이상의채혈이필요함. 반감기를감안하여최고혈중농도도달시간으로부터 3배이상의반감기에해당되는시점까지채혈을실시함. 정맥투여 정맥투여후에는시험물질의분포용적 (volume of distribution, Vd) 을정확히파악하기위해시험물질투여후가능한빠른시간에채혈을실시함. 경피흡수

180 사람에게사용하는형태와같은제제에적당시간노출시킨후실험동물에대하여전체시험기간동안규칙적인간격으로독성 / 이상반응징후를관찰함. 혈액시료는경피흡수제제의흡수기, plateau 및소실기를충분히반영할수있는시점에서채취함. (2) 분포 (distribution) 순환혈액으로흡수된약물이작용부위까지이동하거나전신에퍼지는과정으로, 혈류량과해당약물과그기관의친화성이중요한요인임. 조직분포 단회투여시에는최고혈중농도부근에서수행할수있고약물의소실기에서도조직에서의변화를관찰할수있음. 반복투여후조직분포시험을수행할경우는시험물질혹은주요대사체들이항정상태 (steady-state) 에도달할때까지반복하여투여한후일정시간에조직을채취함. 장기및조직을채취할때혈액시료를함께취함. 채취된일정량의장기에서검출된시험물질과대사체들의양은각장기의 g당분포된양으로계산하며, 혈액시료중의농도에대한상대적인비로부터시험물질의조직-혈장간분배율을산출함. 혈장단백결합율 혈장단백과결합한시험물질이반투막을통과하지못하게되는성질을이용한평형투석법을이용하여측정함. (3) 대사 (metabolism) 생물체내에서일어나는물질의분해나합성과같은모든물질적변화를말하며, 동물및사람의간세포를이용한 in vitro 시험에서얻어진확인된주요대사경로와대사산물을평가함. 생체외대사시험 간마이크로좀안정성시험 (liver microsomal stability test) 동물이나사람의간조직으로부터얻은 microsomal 분획 (human liver microsome, HLM) 에서의안정성을평가함. 간마이크로좀안정성시험을통해얻은시료를분석하여주로생성되는대사체의구조를확인함. In situ liver perfusion 실험

181 생체내대사시험 In vitro 시험결과로부터얻어진생성가능한대사체들과이들로의전환에관여하는주요대사효소에관한정보를토대로동물을이용한대사시험을수행함. In vitro 자료와비교검토하여생성되는대사체들의정량적, 정성적분석을실시함. 투여경로및용량에따른대사체생성의패턴을분석하고, 투여용량증가혹은반복투여에따라대사에포화 (saturation) 가나타나는지의여부등을고찰함. 생체외약물상호작용 대사효소저해 (enzyme inhibition) 대사효소유도 (enzyme induction) (4) 배설 (excretion) 체내에투여된약물이땀, 유즙, 타액및요등을통하여체외로나가는것으로, 평가항목으로청소율 (clearance) 수치및정도를평가할수있도록하며, 필요에따라투여량, 방사능회수율을측정함. 신장을통한배설 펩티도미메틱의약품을정맥투여한후일정시간뇨를모아, 뇨중의시험물질혹은대사체들을정량분석함. 담즙을통한배설 시간별로모아진담즙중시험물질혹은대사체의배설량을이용하여담즙배설총량을측정함. 시험물질혹은대사체의장간순환에관한정보도확인할수있음. 유즙을통한배설 모체동물에시험물질을단회혹은반복투여한후최고혈중농도도달시점 (Tmax) 등에서동물용유축기를이용하여유즙을모아유즙중의시험물질혹은대사체의양을측정함. 시험물질혹은대사체의유즙으로의분비여부를측정하는자료로활용될수있으며혈중농도에대한유즙에서의상대적인농도를측정할수있음. 일반약리시험 비임상시험을통해개발중인의약품의안전성평가를위한것으로독성시험, 효력시험및흡수ㆍ분포 대사 배설에관한시험을제외한비임상시험으로의약품이신체각부위 ( 계 ) 및기능등에미치는영향에관한시험임. 투여경로는임상투여경로로 1회투여원칙으로하며, 투여용량은효력용량또는임상투여용량이나그수배에해당하는용량및 LD 50 에서산출한용량등

182 에따라함. ICR 마우스또는 SD 랫트를사용하여임상적용경로로합성의약품을투여한 후다음의항목에대하여검토함. 표 24. 일반약리시험법항목 검사항목내용 일반행동에미치는영향중추신경계에미치는영향자율신경계에미치는영향호흡기계에미치는영향순환기계에미치는영향소화기계에미치는영향 다차원관찰법을통해관찰함 자발운동량 : 자발운동량시험 수면 : 수면제및마취제등으로유도된수면에대한수면연장작용시험 운동협조성 : 회전봉법등근이완시험법 경련 : 전기저극이나경련유발제로유발시킨경련에대한항경련작용시험 통증 : 초산 writhing법등을이용한진통작용시험 체온 : 체온측정적출장관 순막수축시험 호흡수및호흡량측정 혈압 심박동수측정 적출심장시험 장관수송능시험 위액분비량억제시험

183 4 장. 추진체계및전략 1 절. 항알레르기펩티도미메틱라이브러리구축및임상후보물질의도출 1. 추진체계 신규작용기전항알레르기 펩티도미메틱의약품의 합성및임상후보물질의도출 항알레르기펩티도미메틱라이브러리합성및 전임상후보물질도출 1 단계 (3 년 ) 확보된 4-mer 선도물질 (P466) 의 natural amide backbone 을변형하여항알레르기펩티도미메틱라이브러리의합성 SAR data와 computer modeling 기법을도입하여선도물질최적화 전임상후보물질의도출및최적화 전임상후보물질대량생산및 전임상후보물질백업 (backup) 화합물군확보 임상후보물질도출 2 단계 (2 년 ) 용액상합성조건확립 전임상후보물질대량생산기술개발 전임상시험을위한후보물질대량공급 전임상후보물질의백업 (backup) 화합물군개발 임상후보물질도출 항알레르기펩티도미메틱 임상후보물질도출

184 2. 추진체계전략 본연구는이미확보된 4-mer 선도물질 (P466) 에대한항알레르기펩티도미메틱라이브러리를확보하여, 저분자화합물의물성을지니는항알레르기전임상후보물질을도출하고이를대량생산하여전임상실험에공급하고자함. 나아가전임상실험의연구결과를토대로임상후보물질을도출하고자함.. 펩타이드합성, 라이브러리합성, X-ray crystallography 및분자모델링, 임상후보물 질대량생산등의연구분야에경험이있는다음과같은전문가 pool 을연구목표달 성을위해활용함. 기술명본연구팀국외자문및활용국내자문및활용 peptide 합성기술필요기술보유 ( 주 )Peptron 저분자라이브러리의 필요기술보유 Prof. D. S. Tan 서울대서영거교수 parallel 합성법개발 (Memorial Sloan ( 주 ) 레고켐바이오 Kettering Cancer Center) 구조-활성상관관계규명, X-ray co-crystallography, 필요기술보유 D r. K. A. J a c o b s o n (NIDDK) 이화여대권영주교수이화여대신동해교수 solution structure 및 이화여대최선교수 분자 modeling cgmp 기준에맞는 전임상후보물질대량생산기술 필요기술보유 GSK, Abbott ( 주 ) 동국제약 산업체자문, 논문검색, 특허검색등을통해현재펩티도미메틱의약품시장의현황및동향을파악하고, 항알레르기, 항천식제의구조, 활성독성자료를조사하여향후연구방향을수립함. 펩티도미메틱라이브러리합성기술개발을위해펩타이드합성을전문으로하는회사 ( 펩트론 ) 와저분자라이브러리합성에선도기술을갖고있는연구팀 (Prof. Tan, 서영거교수연구팀 ) 과회사 ( 레고켐바이오 ) 의자문을얻어항알레르기펩티도미메틱라이브러를구축함. 본세부연구 ( 제 1과제 ) 에서합성한항알레르기펩티도미메틱라이브러리를제 3과제 ( 세포생리연구실 ) 에서물질의작용기전및 in vitro 효능을평가하고, 구조-활성상관관계를확립함. 본대학의권영주교수, 신동해교수, 최선교수연구팀과협력하여 X-ray

185 crystallography, NMR solution structure를확보하고, 분자모델링기법을이용하여선도물질의최적화를진행함. 이과정에서포항가속기와한국과학기술연구원 (KIST) 또는한국기초과학지원연구원 (KRSI) 의 900 MHz NMR을이용할계획임. 구조-활성상관관계를확립하고, 최적화단계를통해전임상후보물질이도출되면, 전임상후보물질공정개선을통해, 제 2과제제형연구 ( 제제연구실 ) 와제 3과제효능, 독성검색 ( 세포생리연구실 ) 을위해전임상후보물질은대량공급함. 세부연구팀간후보물질의평가결과를지속적으로피드백함으로써 PK 물성을개선하고, 경구투여가능한저분자물질로전환할수있는합성법을개발함으로써약물로써개발이유리한후보물질을합성함. 또한, 임상후보물질대향생산을위한공정개발을위해임상 3상실험중인펩타이드계항암제를보유하고있는 ( 주 ) 동국제약과다른유수기업과협력함

186 2 절. 최적포물레이션구축을통한후보펩티도미메틱약물의제형화연구 1. 추진체계 항알레르기펩티도미메틱후보물질을 치료제로개발하기위한포물레이션 및제형개발기술확립 항알레르기펩티도미메틱후보물질의물리화학적성상을 조사하여프리포물레이션및포물레이션확립 1 단계 (3 년 ) 항알레르기펩티도미메틱후보물질들의물리화학적성상규명 프리포물레이션및포물레이션연구 In vivo 효능평가를위한제제화작업 In vivo 독성및효능평가를위한제형구축 주사제, 경구투여용제제및국소외용제제제확립 항알레르기펩티도미메틱후보물질의제제화및 최적제형도출 2 단계 (2 년 ) 제형안정성시험 경구투여용제제와국소외용제의생체이용률평가 제형안정성평가를통한포물레이션개선및제형최적화 도출된최종임상후보물질의제형확립및유효기간구축 항알레르기펩티도미메틱 의약품임상후보물질의제형완성

187 2. 추진체계전략 항알러지성펩티도미메틱후보물질들의프리포물레이션그리고포물레이션과정 을거쳐최종적으로안정성과유효성이확보된후보물질의제형화를완결함. 합성기법을통해개발된항알레르기성펩티도미메틱후보약물들의 in vivo 효능 및안전성시험을위해어떠한포물레이션및제형디자인을이룰것인가? 라는명 제에대한해답을구하기위해다음과같은추진체계및전략을세우자함. 가. 본연구에서합성생산하는항알레르기성후보물질들의어떤물리화학적성상을규명할것인가? 미국식품의약품안전청 ( 을통해허가된펩타이드의약품의 CMC 자료를조사 파악함. 이러한작업을통해펩타이드의약품의주요한물리화학적성상항목을인지하여항알레르기성펩티도미메틱후보물질들의관련물리화학적성상을연구함. 본연구를실시하기위하여우선펩티도미메틱후보물질에대한안정성지표분석법을먼저개발함. 나. 항알레르기성펩티도미메틱후보물질의포물레이션및제형화작업은어떻게진행할것인가? 현재시판되고있는아토피성피부질환치료를위한국소외용제, 항알레르기치료를위한경구성형제제 / 액제 / 분무제의리스트를작성하고이들의제품허가정보중에서포물레이션부분을참조함. 특히이들의약품개발 (pharmaceutical development) 과정에서주요한제형화이슈를검토하고참고하여항알레르기성펩티도미메틱후보물질을함유하는제형개발을완료함. 다. 제형개발을위한공동연구필요성이상존하는가? 포물레이션및제형개발시제제생산을위한 cgmp 시설과전문인력을갖춘 University of Tennessee College of Pharmacy의 Parenteral Drug Delivery Center로부터자문을받거나공동연구를수행함. 각제형포물레이션및제조공정확립을위해외국의조제전문회사 (compounding CRO) 와의공동연구를수행함

188 라. 후보제형들의최적화작업은어떻게진행할것인가? 각제형의생체이용률평가 비교하여항알레르기성펩티도미메틱후보약물의제제화작업을체계적으로진행하여 PK 물성이우수한후보물질을발굴하며, 경구제제등투여방법이나편이성이개선된최적제형을도출하여신약개발가능성을높임. 각제형의품질을평가할수있는제제특이적인평가시험 ( 예 ; 용출시험등 ) 을실시함. ICH 지침서를따라안정성시험을실시하여도출된최종임상펩티도미메틱후보물질의제형확립및유효기간을구축함

189 3 절. 항알레르기펩티도미메틱의약품의효능평가기술개발 1. 추진체계 신규작용기전항알레르기펩티도미메틱 의약품 ( 펩타이드포함 ) 임상후보물질 개발을위한효능평가기술개발 항알레르기펩티도미메틱선도물질의동물모델개발및 in vitro, in vivo 효능및독성평가 1 단계 (3 년 ) in vitro 효능평가 in vitro 독성평가 ( 세포독성 ) in vivo 효능평가를위한알레르기동물모델개발 알레르기동물모델에서 in vivo 효능평가 in vivo 독성에대한예비평가 ( 단회투여독성등 ) in vivo 생체이용률 (bioavailability) 평가 항알레르기펩티도미메틱의약품의독성, ADME 등전임상시험 2 단계 (2 년 ) GLP 독성평가 항알레르기후보물질및그제제품의효력및 ADME 평가 일반약리시험평가 최종평가로임상후보물질도출 항알레르기펩티도미메틱 의약품임상후보물질

190 2. 추진체계전략 본연구는항알레르기펩티도미메틱의약품개발을위하여 lead compound 를발굴하고, 이를펩티도미메틱스 (peptidomimetics) 를이용하여유효성과안전성이향상된후보물질을개발함으로서최종적으로알레르기를억제하는임상후보물질을도출하고자함. 산업체자문, 논문검색등을통해현재펩티도미메틱의약품시장의현황및동향을파악하고, 특허사무소와연계한특허분석등을통해신규작용기전의항알레르기의약품개발방향및전략을수립함. 각계전문가로구성된자문위원회의의견을반영하여효율적인과제수행을위한전략및방법을수립하고, 이를기본으로구체적인실험및계획을도출함. 본세부연구 ( 제 3과제 ) 에서는제 1과제 ( 합성연구실 ) 에서합성한항알레르기펩티도미메틱물질의작용기전및 in vitro 효능을평가하여후보물질을우선선별하고, 펩티도미메틱스, SAR 등을통하여최적화된물질 ( 제 1과제 ) 에대한최적포뮬레이션으로제제화된제품 ( 제 2과제, 약제학연구실 ) 후보에대해알레르기동물모델에서 in vivo 효능을평가함. In vivo 평가를위해국내외저명한알레르기연구단과협력하여알레르기질환의특성을나타내는최적의알레르기동물모델을개발 확립하고, 모델에서의 in vivo 효능, 단회투여독성등독성시험등으로효능및안전성을평가하여, 3단계진입후보물질을선별함. In vivo 연구결과선별된후보물질을켐온전임상연구센터, 바이오톡스텍, 국립독성연구소, 안전성평가연구소등국내외산업체와연구초기단계에서부터연구협력을통해독성평가및생체내흡수, 분포, 대사, 배설연구, 일반약리시험을통해약물로써개발가능성에대해심도있게검토하여, 최종제제형태의전임상후보물질을도출함. 신규작용기전을가지는펩티도미메틱의약품후보물질의특허등지적재산권확보및식약청과연계하여실험결과보강등을통한전임상시험완료등제품화를추진함. 성공적인신약개발을위해산업계 ( 제약계 ) 의신약개발전문가집단을적극적으로활용함으로써실질적으로의약품개발에서효율성을증대시키고, 잠재적인문제점에대하여대처할수있도록함. 특히알레르기의약품의시장흐름을파악하고펩티도미메틱의약품의상용화, 신약개발시임상후보물질선정과정에대한심층적인논의를통해과제진행방향을설정하고네트워킹을확보함으로써산업계와연구ㆍ협력이용이하도록함

191 소속직위성명역할 종근당종합연구소소장이성숙 ( 주 ) 휴온스종합연구소상무이사최남송 한독약품신약연구소센터장원권연 CJ 제일제당제약연구소센터장박영준 관련산업의특성및국내외현황사업의산업적특성, 신약개발전문가 관련산업의특성및국내외현황사업의산업적특성, 신약개발전문가 관련산업의특성및국내외현황사업의산업적특성, 신약개발전문가 관련산업의특성및국내외현황사업의산업적특성, 신약개발전문가 과제수행전반에서신약개발및평가전문가, 특허및기술동향전문가, 시장 및기업네트워크전문가, 신약개발및평가분야의산 학 연전문가, 신약개발 관련국내 외단체등관련전문가를활용하여신약개발성공가능성을높임. 추진체계전략 아이디어창출 / 전략수립 특허청 후보물질의유효성 안전성평가 켐온전임상연구센터바이오톡스텍 에이앤펩 LG 생명과학기술연구원 식약청